Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

KERESKEDELMI FORGALOMBAN LÉVŐ TERMÉKEK (1)

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Dr. Pongrácz JuditHáromdimenziós szövettenyésztés „tissue engineering” – 21. Előadás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

SzervelégtelenségSzervelégtelenségnek azt nevezzük, amikor olyan fokot ér el a diszfunkció, hogy a normál szervezeti homeosztázis nem tartható fenn külső, klinikai beavatkozás nélkül.• Jelenleg, a szervelégtelenségek teljes

gyógyulásához vezető terápia a szervátültetés lehet

• Regenerációs orvoslás képes olyan megoldásokat ajánlani, ami elkerüli a graft kilökődését, ami a legáltalánosabb transzplantációs komplikáció

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Regeneratív medicinaRegeneratív medicina élő, funkcióképes szövetet állít elő, hogy helyreállítsa vagy kicserélje az olyan szövetet vagy szervet, amely elvesztette a funkcióképességét károsodás vagy öröklött defektusok miatt.Ezzel megoldható a szervátültetésre felajánlott szervhiány problémája, mivel:• Ilyen szövetek életmentő szerv-

transzplantáció esetén használhatók• A szervkilökődés is elkerülhető, hiszen az így

készült szöveteket a beteg saját sejtjeiből készítik.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A „tissue engineering” piacositása

• A tissue engineering gyors fejlődése lehetővé teszi számos termék piacra juttatását

• Sejtterápiák lehetőséget biztosítanak súlyos betegségek, mint pl. szervelégtelenség kezelésére

• Egyre több termék klinikai felhasználása kerül engedélyezésre

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Szív- és érrendszeri betegségek

Aorta billentyű

Tricuspidalisbillentyű

Bicuspidalis billentyű

Tüdő billentyű

Jobb koszorúartéria

Bal koszorúartéria

Szívbillentyűk

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mesterséges szívbillentyű• Mechanikai szívbillentyűk biokompatibilitis

fémötvözetből vagy műanyagból készülnek• Tartós szerkezet, több éven keresztül is

eltarthat• Az implantátumok nem-biológiai felszíne

vérrög képződést okozhat• Bakteriális fertőzés komoly kockázat

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Biológiai szívbillentyűk• Állati billentyűk, mint pl. disznó billentyű,

amelyről először eltávolítják a sejteket, hogy alkalmassá tegyék emberi szívbe való beültetésre

• Más típusú biológiai billentyűk (decellularizált ló és szarvasmarha pericardiumból készülve) egy kerethez varrva

• Kevésbé tartósak, mint a mechanikai billentyűk

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Tissue engineering útján készült szívbillentyűkVázszerkezetek endoteliális sejtekkel bevonvaPerspektíva: • Megnövekedett tartósság• Nincsenek véralvadási problámák• Nincs megnövekedett fertőzésveszély• A természetes szívbillentyűkhöz hasonlító

mechanikai jellemzők• BMMC-vel befedett szívbillentyűk már

elérhetők, de csak a tüdő felé vezető (a szív jobb oldal) keringésnél

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Vérerek helyettesítése• Arteriális „szervelégtelenség” leginkább

atherosclerosis eredményeként jön létre• Vénás „szervelégtelenség” leggyakrabban

vénatágulatok következtében alakul ki• A károsodott szervek helyettesítése: csak

artériák• Autograftok, xenograftok, mesterséges

sztentek vagy vérerek

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Tissue engineering keringésben résztvevő szövetek készítésére• Xenograftok: állatokból származó

sejtmentesített vénák, uréterek vagy bél szubmukóza (kutya, disznó vagy nyúl eredetű)

• Mostanában humán allograftok is használatosak

• PCLA-PGA kopolimer szívbillentyű konstrukciókra gyermekgyógyászati betegeknél BMSC

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Vaszkuláris tissue engineering kifejlesztéseVérerek előállítása tissue printing módszerekkel:• Sejtek: simaizom és

endotélium• Spontán kialakuló szöveti

szerkezet

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Vaszkuláris graftok• Sebészeti eljárásokban főleg autograftokat

alkalmaznak: a beteg saját vénáját vagy artériáját használják az elzáródott ér áthidalására

• Például: CABG sebészet• Vaszkuláris sztent: Perkután Koszorúér

Intervenció (PCI), Abdominális Aorta Aneurizma kezelése

• Mesterséges vérerek: Aortofemorális bypass

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Vaszkuláris tissue engineering• Xenograftok: állati (elsősorban kutya, sertés,

nyúl) eredetű decellularizált véna, húgyvezeték vagy intesztinális szubmukóza

• A közelmúltban már humán allograftokat is felhasználtak

• PCLA-PGA kopolimerből készült szívbillentyűre kiültetett csontvelői őssejtek alkalmazása gyermek betegekben

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Tissue engineering útján készült vérerek• TE útján előállított vérerek az alacsony nyomású tüdőkeringésben

használatosak• Az ilyen vénák nem elég ellenállóak ahhoz, hogy az arteriális nyomást

kibírják

Kisvénákkivétele

Sejtek polimerrenövesztése

Sejtek izolálása

Sejtek felszaporítása

Tissue-engineering útján készült graft

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

TEBV termelés• HUVEC-t és SMC-t hagyományos szövettenyésztő

flaskában tenyésztenek, hogy olyan egy rétegű sejtréteget (monolayer) képezzenek, amelyet le lehet húzni

• A sejtréteget inert cső köré tekerik, hogy koncentrikus köröket képezzenek

• Belső membrán: dehidrált fibroblaszt réteg• Simaizom sejtek képezik a második réteget• Fibroblaszt réteget egy formába helyezték, hogy

adventitia-t képezzen• Endoteliális sejteket adnak a belső réteghez

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Porcsérülés és regeneráció• Porc sérülés: akut vagy krónikus• Akut sérülés: általában trauma

következménye• Krónikus sérülés: gyulladás/degeneráció• Artritisz/Artrózis• A regeneráció lassú és nagy kiterjedésű

sérülés vagy krónikus betegség esetén degeneráció történik

• Súlyosan befolyásolja az életminőséget és a fejlett világban gyakran megtörténik

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A porckészítés kihívásai• Hyalin porcra és nem fibrotikus porcra van

szükség• Érmentes szövet, amelynek alacsony a

metabolikus aktivitása• Mechanikai stimuláció fontos, hogy jó

minőségű porcot lehessen készíteni

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Autológ kondrociták beültetése (ACI) I.• 200-300 mg porcot arthroszkópiás eljárással

egy nyomásnak kevéssé kitett területről eltávolítanak

• Enzimatikus degradáció után a kondrocitákat izolálják

• A kondrocitákat kb 4-6 hétig tenyésztik in vitro kultúrákban

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Autológ kondrociták beültetése (ACI) II.• A kultúrában tartott kondrocitákat a sérült

területre helyezik nyitott térd-műtét során (artrotómia). Az ilyen autológ sejteknek be kell illeszkedniük az új környezetükbe és új porcot kell formáljanak.

• Az implantáció alatt a kondrocitákat a sérült területre egy membránnal kombinálva helyezik el (tibiális perioszteum vagy biomembrán) vagy egy vázszerkezetre előre kitapasztva.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Autológ kondrociták beültetése (ACI) III.

Egészséges porcbólbiopszia

Tenyésztett porcsejtekbeinjektálása a

csonthártya folt alá

Csonthártya-foltot készítenek a tibiáról

Károsodott porc(Lézió)

Izolált porcsejtektenyészete

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

ACI-hoz szükséges, kereskedelemben kapható termékek• Carticel® szervíz: Genzyme• A begyűjtött porcot Genzyme-hoz küldik• Kondrociták kivonása a szövetből,

tenyésztése, differenciáltatása• A sebész a beültetésre kész, differenciáltatott

szövetet kapja vissza

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mátrix-indukálta ACI (MACI)• A kondrocitákat hyalin vagy kollagén

mátrixon szaporítják• Szignifikánsan nincs különbség a klinikai

eredményben ACI vagy MACI használata esetén

• MSC használata MACI-ban jelenleg kipróbálás alatt van

• Legfőbb kihívás: hyalin típusú porc irányába történő differenciáltatás fibrózus porc helyett

• Különféle mátrixokat használnak

KERESKEDELMI FORGALOMBAN LÉVŐ TERMÉKEK (2)

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Dr. Pongrácz JuditHáromdimenziós szövettenyésztés „tissue engineering” – 22. Előadás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bio-mesterséges májsegítő egység• A máj kiváló regenerációs képességgel

rendelkezik• Máj helyettesítő kezeléseket mind akut, mind

krónikus máj elégtelenség esetén használnak• Áthidalja azt az időszakot, amíg a megfelelő

donort megtalálják• Segítséget nyújt, amíg a transzplantált máj

működni kezd• Akut májelégtelenség esetén: átveszi a máj

funkcióját, amíg a beteg saját mája nem regenerálódik

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Májdialízis• Dialízis-szerű oldatok• Élő sejteket nem használnak• Ammónia encephalopátiát okoz• Testen kívüli detoxifikálás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bio-mesterséges máj

Beteg plazmája

Oxigén

PKM-19 májsejtek

Plazmafilter

Bioreaktor

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

ELAD® bio-mesterséges májVérkeringésUltrafiltrátum keringésGlükózELADTM

ELADTM

ELADTM

ELADTM

Plaz

ma

filte

r

Oxig

enát

or

Pumpa-rendszer

Tartály

Vér pumpa

Ultrafiltrátumpumpa

Recirkulációspumpa

Glükózinfúziós pumpaInfúziós vezeték

megtöltése

Heparininfúzió

Inkubátor

Sejtfi

lter

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Sejtmentes ELAD: MARS

MarsFlux Dializáló

diaMarsFluxAdszorpciós oszlopok

diaFluxDializáló

Vérkeringés Mars-Albumin keringés Dializátum keringés

Vérpumpa

Albuminpumpa

Aktívszén

Anionkicserélő

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bőr graftolás és helyettesítés• Égési sérülések• Krónikus sebek, pl diabetikus vagy PAD

fekélyek• Kozmetikai sebészet

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A bőr szerkezete

Epidermisz

Dermisz

Zsír

Verejtékmirigy

Hajmerevítő izomSzőr

Faggyú mirigy

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A bőr graftolás célja• A határoló/védő funkció helyreállítása →

keratinociták• Jelenleg sem ideg, sem ér, sem

verejtékmirigy, sem szőr nem illeszthető be a mesterségesen előállított bőrbe

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bőr graft típusok• Teljes mélységű égések- dermisz ÉS

epidermisz is elégett• Részleges mélységű égések - epidermisz

túlnyomó részben érintetlen• Ha több, mint 30-40%-a a testfelszínnek

megégett, akkor a sebészeknek szükségük van tissue engineering termékekre

• Kisebb égési felszínek esetén autograftok is használhatók

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Autológ bőr graftok

A bőrt kilyuggatják és szétterítik,hogy minél nagyobb sebet fedjen be

A graftot a beteg saját, egészséges

bőréből veszik Sérülés

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Integra® bőr helyettesítés1. Szintetikus bőrfoltot helyeznek

a károsodott szöveti felületre

Ép dermiszSzilikon

membrán

Ép epidermisz

Bőr alatti szövet

Szintetikus bőrfolt szilikon membránnal

Vérerek formálódnak

3. A vérerek újraindítják a véráramlást a károsodott

területen, így a szilikon membrán eltávolítható

2. A folt vegyi anyagokat tartalmaz, amelyek elősegítik az új

vérerek növekedését, illetve proteineket a bőr

regenerálódásához

7 nappal később 14+ nappal később

4. A beteg bőrének egy apró graftja benövi a sebet

Lyuggatott bőr

14+ nappal később

5. Az eredmény sima, regenerálódott bőr

Regenerálódott bőr

35+ nappal később

Újraindult véráram

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Tenyésztett epiteliális allograft (CEA)• Csak CEA• Integra CEA-val kombinálva