Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Οστεοαρθρίτιδα: Μέσω μοριακών μελετών ιστού γόνατος και προηγμένων τεχνικών απεικόνισης με ακτινοβολία σύγχροτρον, οι ερευνητές ελπίζουν να αποκτήσουν νέες γνώσεις για την πρώιμη ανάπτυξη της οστεοαρθρίτιδας. Η ελπίδα είναι να ανοίξει ο δρόμος για νέες θεραπείες. Για σχεδόν πέντε χρόνια, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Lund συλλέγουν ιστό γονάτων από περισσότερα από 700 άτομα σε μια βιοτράπεζα. Με την υποστήριξη της Τράπεζας Ιστού του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Skåne (Skåne University Hospital Tissue Bank), του Τμήματος Ιατροδικαστικής στο Lund και των λειτουργιών της ορθοπεδικής κλινικής στο Trelleborg, ο χόνδρος του γόνατος, οι μηνίσκοι, το αίμα και το αρθρικό υγρό αποθηκεύονται σε καταψύκτες στο Lund, όπου τα δείγματα αποτελούν κρίσιμη πηγή για νέα έρευνα.
Είναι η πρώτη φορά που γίνεται κάτι τέτοιο στη Σουηδία. «Αυτή τη στιγμή δεν έχουμε επαρκή γνώση των μοριακών μηχανισμών και των μικροδομικών αλλαγών που συμβαίνουν στα πρώιμα στάδια της οστεοαρθρίτιδας. Ως ερευνητές, απλώς γνωρίζουμε πολύ λίγα για τις διαδικασίες στην αρχή της έναρξης, όταν υπάρχουν περισσότερες ευκαιρίες να επιβραδύνουμε ή ελπίζουμε να αναστρέψουμε την πορεία της νόσου. «Τώρα, ελπίζουμε να καλύψουμε αυτά τα κενά γνώσης και έτσι να ανοίξουμε τον δρόμο για νέα και καλύτερα διαγνωστικά και, μακροπρόθεσμα, νέες θεραπείες που μπορούν να επηρεάσουν την πορεία της ίδιας της νόσου», λέει ο Martin Englund, καθηγητής Ορθοπαιδικής στο Πανεπιστήμιο Lund και γιατρός στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Skåne. Λείπουν αποτελεσματικές θεραπείες Η οστεοαρθρίτιδα είναι μια από τις κύριες αιτίες μακροχρόνιου πόνου και αναπηρίας. Η νόσος εμφανίζεται κυρίως στις αρθρώσεις του γόνατος και του ισχίου, αλλά είναι επίσης συχνή στα δάκτυλα και την πλάτη. Παρά το γεγονός ότι περίπου 100 εκατομμύρια Ευρωπαίοι έχουν οστεοαρθρίτιδα στα γόνατά τους, υπάρχει έλλειψη γνώσης σχετικά με τους μηχανισμούς της νόσου, ειδικά στα αρχικά στάδια. «Στην περίπτωση της νόσου του Αλτσχάιμερ, για παράδειγμα, το Πανεπιστήμιο Lund διεξάγει αυτήν τη στιγμή έρευνα για βιοδείκτες στο αίμα που δείχνουν αν έχετε μεγάλη πιθανότητα να αναπτύξετε άνοια. “Αυτό δεν ισχύει ακόμη για την οστεοαρθρίτιδα. Ο μακροπρόθεσμος στόχος μας είναι παρόμοιος, δηλαδή, να κατανοήσουμε καλύτερα τις πρώιμες διαδικασίες της νόσου και έτσι να βρούμε νέους τρόπους για τη θεραπεία της οστεοαρθρίτιδας, πριν η άρθρωση επηρεαστεί πολύ σοβαρά”, λέει ο Englund. Αυτή τη στιγμή υπάρχει περιορισμένος αριθμός επιλογών θεραπείας. Η πορεία της οστεοαρθρίτιδας μπορεί να ποικίλλει πολύ, αλλά η ιατρική φροντίδα που προσφέρεται σήμερα αφορά κυρίως την ανακούφιση των συμπτωμάτων. Σε περιπτώσεις σοβαρών συμπτωμάτων, συχνά στα τελευταία στάδια της νόσου, μπορεί να εισαχθεί τεχνητή άρθρωση γόνατος από μέταλλο και πλαστικό. Στη Σουηδία, αυτό γίνεται στο 10% περίπου των ατόμων που πάσχουν από οστεοαρθρίτιδα στο γόνατο.
Μοναδική πηγή για μελέτες
Το υλικό ιστού στη βιοτράπεζα αποτελείται κυρίως από χόνδρο, μηνίσκους, αίμα και αρθρικό υγρό από αρθρώσεις γόνατος ασθενών που έχουν υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση αντικατάστασης γόνατος, αλλά και ιστούς από νεκρούς ενήλικες χωρίς γνωστή ασθένεια των αρθρώσεων. Οι ιστοί συλλέγονται στο νοσοκομείο του Trelleborg (Lasarettet Trelleborg) και στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Skåne στο Lund, όπου ο Englund και οι ερευνητές του φροντίζουν τα ανώνυμα δείγματα. Οι δότες είναι όλοι ηλικίας 18 ετών και άνω. «Βλέπουμε συχνά διάφορους βαθμούς οστεοαρθρίτιδας ακόμη και σε σχετικά νεαρά άτομα και μας ενδιαφέρει επίσης τι συνιστά φυσιολογική γήρανση και ποιες είναι οι παθολογικές διεργασίες», λέει ο Englund. Ο Englund και οι συνεργάτες του στο Βιοϊατρικό Κέντρο αναλύουν ποιες πρωτεΐνες υπάρχουν στο δείγμα και σε ποιες ποσότητες. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια ενός φασματόμετρου μάζας, ενός είδους προηγμένης κλίμακας. “Μιλάμε για χιλιάδες πρωτεΐνες σε διαφορετικές ποσότητες. Τα μοτίβα που βλέπουμε μας βοηθούν να κατανοήσουμε τη διάσπαση του ιστού που συμβαίνει όταν διαταράσσεται η ισορροπία μεταξύ των διαδικασιών δόμησης και διάσπασης των ιστών, όπως συμβαίνει στην οστεοαρθρίτιδα”, λέει ο Englund. Πειράματα με χρήση απεικόνισης ακτινοβολίας σύγχροτρον Η απεικόνιση με ακτινοβολία σύγχροτρον είναι ζωτικής σημασίας για τους ερευνητές ώστε να είναι σε θέση να εξετάσουν τον εσωτερικό ιστό με υψηλή ανάλυση. Σε σύγκριση με την απεικόνιση ακτίνων Χ που χρησιμοποιείται στα νοσοκομεία, η ακτινοβολία σύγχροτρον είναι περίπου εκατό δισεκατομμύρια φορές πιο έντονη. Είναι σαν ένα μικροσκόπιο, αλλά με πολύ μικρότερο μήκος κύματος από το κανονικό φως. Αυτό καθιστά δυνατή την εξέταση μεγάλων όγκων ιστού σε 3D μέχρι το κυτταρικό επίπεδο, χωρίς να χρειάζεται να τεμαχιστεί ο ιστός. Αυτό είναι γνωστό ως εικονική ιστολογία. “Η υψηλή ένταση της ακτινοβολίας σύγχροτρον και το καλά εστιασμένο φως της μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε τομογραφία/3D εικόνες σε λίγα δευτερόλεπτα. Μπορεί επίσης να ενεργοποιήσει την απεικόνιση με αντίθεση φάσης μαλακών ιστών, κάτι που διαφορετικά δεν είναι δυνατό”, λέει η Hanna Isaksson, καθηγήτρια στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής στη Σχολή Μηχανικών (LTH).
Ο Englund και η συνάδελφός του Isaksson, που ηγούνται των εκτεταμένων πειραμάτων ακτινοβολίας σύγχροτρον ως μέρος της μελέτης της οστεοαρθρίτιδας, έπρεπε προηγουμένως να συσκευάσουν δείγματα σε κουτιά κατάψυξης και να κατευθυνθούν στην Ελβετική Πηγή Φωτός στο Ινστιτούτο Paul Scherrer στην Ελβετία για να πραγματοποιήσουν αυτά τα προηγμένα πειράματα.Με την έναρξη νέων πειραματικών σταθμών στο MAX IV, οι ερευνητές ελπίζουν να είναι σε θέση να διεξάγουν περισσότερα από αυτά τα πειράματα στο Lund στο μέλλον.”Οι εικόνες μας βοηθούν να κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ της δομής και της σύνθεσης του ιστού και των μηχανικών ιδιοτήτων του. Για παράδειγμα, θέλουμε να μάθουμε πώς καταστρέφεται ο χόνδρος ή ο μηνίσκος. Με απλά λόγια, ερευνούμε εάν είναι δυνατόν να δούμε πρώιμα σημάδια αλλαγής φορτώνοντας τον ιστό και ταυτόχρονα απεικονίζοντάς τον σε υψηλή ανάλυση σε 3D”, λέει η Isaksson.Οι εικόνες που παράγονται από την απεικόνιση χόνδρου με ακτινοβολία σύγχροτρον θυμίζουν μικρούς ασπρόμαυρους γυρίνους στους οποίους τα κύτταρα είναι καθαρά ορατά.Οι εικόνες του κολλαγόνου στον μηνίσκο (δηλαδή, του κυρίαρχου συστατικού ινών του συνδετικού ιστού) θυμίζουν ένα είδος καλά οργανωμένου μοτίβου κηλίδων, στο οποίο αναδύονται μεγάλα πεδία λευκού.”Αυτές οι λευκές κηλίδες είναι αλλαγές στο κολλαγόνο. Στις εικόνες μας, μπορούμε να δούμε ότι το κολλαγόνο στον μηνίσκο έχει κουλουριαστεί σε διαφορετικό βαθμό, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα διαφορετικές βιοϊατρικές ιδιότητες. Δεν είμαστε ακόμη σίγουροι εάν αυτό έχει σχέση με την οστεοαρθρίτιδα. Ούτε είναι ξεκάθαρο πώς ξεκινά η διάσπαση. », λέει η Isaksson.Τεράστιοι όγκοι δεδομένων Οι όγκοι δεδομένων που δημιουργούνται από κάθε πείραμα είναι συχνά τεράστιοι. Λίγες ημέρες απεικόνισης ακτινοβολίας σύγχροτρον μπορεί να οδηγήσει σε πολλά terabyte. “Μιλάμε για τεράστιες ποσότητες δεδομένων, που είναι αδύνατο να επεξεργαστούν με μη αυτόματο τρόπο. Χρησιμοποιούμε προγραμματισμό για να ρυθμίσουμε την αυτοματοποιημένη ανάλυση δεδομένων όλων των πληροφοριών”, λέει η Isaksson. Οι ερευνητές έχουν αναλύσει μέχρι στιγμής 40 δείγματα ιστού. Συνήθως, άλλες μελέτες που χρησιμοποιούν απεικόνιση ακτινοβολίας σύγχροτρον είναι σε θέση να επεξεργαστούν μόνο μερικά δείγματα ιστού. Στόχος είναι να έχουμε έτοιμα αποτελέσματα εντός πέντε ετών. “Δεν υπάρχουν δημοσιευμένα αποτελέσματα από παρόμοια πειράματα με στόχο την απεικόνιση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται οι ανθρώπινοι χόνδροι ιστοί υπό φορτίο και πώς αυτή η συμπεριφορά επηρεάζεται από την οστεοαρθρίτιδα. Είμαστε μοναδικοί στο ότι μπορούμε να μελετήσουμε τον μηνίσκο και τον ιστό χόνδρου σε ένα τόσο μεγάλο εύρος ηλικιών και μια ποικιλία ασθενών και υγιών ιστών, κάτι που κατέστη δυνατό από τη βιοτράπεζα”, λέει ο Englund.
