Badanie kliniczne

Niestety, badania kliniczne zakończyły się niepowodzeniem. Okazało się, że większość komórek macierzystych nie przeżywa transplantacji. Te, które przeżywają, mają skłonność do gromadzenia się na brzegach strefy zawału, ale nie udaje im się nawiązać fizycznego kontaktu z przylegającą zdrową tkanką ani przewodzić sygnału elektrycznego, który pozwala komórkom serca zsynchronizować skurcze. Przeszczepione komórki nie mogą się rozwijać w bliźnie pozawalowej, ponieważ zniszczony obszar pozbawiony jest niezbędnej naturalnej infrastruktury, która normalnie stanowi podłoże dla żyjących tam komórek. W zdrowej tkance ta substancja zewnątrzkomórkowa złożona jest z białek strukturalnych takich jak kolagen i cząsteczek złożonych cukrów (wielocukrów) takich jak siarczan heparanu. Substancja zewnątrzkomórkowa wytwarza czynniki wzrostu1 i stanowi fizyczną podporę dla komórek. Inżynierowie tkankowi, świadomi roli macierzy zewnątrzkomórkowej, długo poszukiwali idealnego substytutu, który mógłby być rusztowaniem dla rosnącej żywej tkanki.

Taki materiał tworzyłby podłoże wspierające komórki, pozwalając im się rozwijać, dzielić i organizować w trójwymiarową tkankę, podobnie jak w naturze. Rozwiązałoby to problem ucieczki przeszczepianych komórek ze zbliznowaconego obszaru. Ale po osiedleniu się i rozpoczęciu przez te komórki produkcji własnej macierzy zewnątrzkomórkowej, podłożerusztowanie powinno się rozłożyć, pozostawiając tylko zdrową tkankę. Najważniejsze byłoby zaś, aby podłoże umożliwiało, a nawet pobudzało szybkie unaczynienie się nowej tkanki. Naczynia krwionośne dostarczające tlen do komórek i odprowadzające produkty ich przemiany materii są warunkiem przetrwania komórek po przeszczepieniu do żyjącego gospodarza. Pod koniec lat osiemdziesiątych jedno z nas (Cohen) miało przyjemność pracować z Robertem Langerem, pionierem inżynierii tkankowej, w jego laboratorium w Massachusetts Institute of Technology

W tamtych czasach już sam pomysł zbudowania żywej tkanki wielu odrzucało jako mrzonkę. Ponadto komórki zawsze były domeną biologów, a my jesteśmy inżynierami chemikami. Ale był to czas przełomu w obu dyscyplinach: biolodzy zdobywali wiedzę o interakcjach między komórkami i materiałami, podczas gdy chemicy uczyli się wytwarzać polimery nowych typów. Przez następne 20 lat inżynierowie tkankowi wypróbowali wiele materiałów, zarówno syntetycznych, jak i naturalnych, aby stworzyć optymalną platformę wzrostu żywych komórek i ich rozwoju w funkcjonującą tkankę. Najbardziej popularnymi syntetykami ulegającymi degradacji stały się polilaktyd poliester cyklicznego dimeru kwasu mlekowego, poliglikolid poliester dimeru kwasu glikolowego2 oraz poliester obu tych dimerów. Chociaż materiały te okazały się generalnie bezpieczne dla człowieka, mają kilka wad. Większość z nich jest hydrofobowa, a zatem żywe komórki nie mogą dobrze do nich przylegać. Podłoże wykonane z tych polimerów ma raczej tendencję do kruszenia się niż do powolnego rozkładu.