| Projekt 2019 – Ortopedi |
Ibland räcker det inte med traditionell protes när stora mängder ben behöver ersättas. Det kan handla om en skada där en stor benbit brutits loss eller om att en bit av skalltaket tagits bort för att komma åt vid operation av hjärntumör. Peter Thomsen, professor vid Avdelningen för biomaterialvetenskap, Sahlgrenska akademin, studerar nu tillsammans med materialforskare nya keramiska material som kan användas för att laga sådana stora bendefekter. Samtidigt som materialet successivt bryts ner och försvinner, får det patientens eget ben att nybildas.
En keram är ett oorganiskt, icke-metalliskt, ofta sammansatt material. De keramer som Peter Thomsen forskar kring består av kalciumfosfat och stimulerar patientens celler att börja bilda ben. En av keramerna, utvecklad av Håkan Engqvist, professor vid Uppsala universitet, produceras sedan några år redan för kliniskt bruk av ett medicintekniskt företag i Uppsala. Peter Thomsens intresse ligger i att försöka förstå vad det är som gör att keramerna faktiskt får ben att regenerera.
– Vi ser jättekomplicerade signalvägar mellan olika celler vid nybildningen av ben. Det är i mikromiljön vid keramen som benbildningen sker. Vi tror att proteiner, sönderfallande keram och andra faktorer spelar roll för syntesen av apatit som är vad ben består av, men vi har också anledning att tro att signaler mellan olika celler är med och styr. Mellan stamceller och inflammatoriska celler transporteras till exempel extracellulära vesikler, ett slags blåsor. När sådana vesikler binds till materialytor ökar stamcellernas förmåga att vidhäfta och dela sig.
Slag i huvudet gav ovärderlig möjlighet
En av de första patienterna som fick det keramiska materialet inopererat, fick oturligt nog ett slag i huvudet efter några år vilket gjorde att keramen böjdes och måste bytas ut. Men inget ont som inte för något gott med sig, för i och med det fick forskarna en ovärderlig möjlighet att studera hur det hade gått med benregenerationen i den utbytta keramen.
– Precis som vi tidigare sett vid försök på får hade keramen börjat ersättas av nytt ben. Det bestod av både benuppbyggande och bennedbrytande celler, och blodkärl. Dessutom var den kemiska sammansättningen identisk med patientens befintliga ben.
Peter Thomsen säger att det aldrig varit så kul att forska som nu. Han är omgiven av trevliga, unga och vetgiriga människor och menar att forskningen aldrig tidigare gett honom så mycket energi.
– Det som är extra roligt är att jobba ”bortom titan”. Det mesta som rör materialutveckling för implantat och proteser, särskilt i Göteborg, är av tradition titanrelaterat. Många av oss tycker att titan är bra för att det integreras i benet, men det leder inte till nybildning av ben som de nya keramiska materialen gör.
Materialet signalerar till vävnaden
Att det är någon sorts signaler från det keramiska materialet som lockar till sig celler som bildar både blodkärl och ben har forskarna förstått. När de opererar in keramen i mjukvävnad hos får bildas ben där, trots att det normalt inte finns någonting där som har med ben att göra.
– Om vi istället sätter in titan i mjukvävnaden händer absolut ingenting som leder till nybildning av ben. Det kan alltså vara keramen som ger ifrån sig signaler som lockar till sig celler som kan bilda både olika sorters benceller och blodkärl, säger Peter Thomsen.
För att få fram den rätta keramen har forskargruppen sökt efter ett material som är både vävnadsvänligt, resorberas och försvinner ur kroppen och dessutom stimulerar till nybildning av ben.
– Vi har testat många olika material och har nog haft lite tur också. Eller kanske inte. Det ligger ett stort materialkemiskt kunnande bakom detta, säger Peter Thomsen.
Ovanliga sekvenser görs synliga i droppar
Peter Thomsen tror att keramen lockar till sig cirkulerande stamceller, men det är inget han vet än, det är ännu bara en hypotes. För att ta reda på vilka celler som deltar i nybildningen av ben, hur signaleringen går till och vilka gener dessa signaler reglerar, krävs känsliga metoder eftersom cellmängderna är små. En metod som klarar detta är så kallad digital PCR och det är till inköp av sådan utrustning som anslaget från Lundbergstiftelsen ska gå. Tekniken innebär att man istället för att leta specifika DNA- eller RNA-sekvenser i ett helt prov, fördelar provet i pyttesmå droppar där bara en eller ett par DNA- eller RNA-strängar finns i varje droppe. När man sedan letar efter den specifika sekvensen i vardera droppe är det lättare att hitta sekvenser som det finns väldigt få av. Om istället hela provet analyserades på en gång skulle man riskera att missa dessa eftersom de lätt skulle försvinna bland alla andra mycket vanligare sekvenser.
Peter Thomsen är otroligt tacksam för anslagen han fått från Lundbergstiftelsen genom två decennier.
– Utan dem skulle vi aldrig kunnat lyfta vår forskning till den nivå den har idag. Stiftelsen är unik genom att ge anslag till utrustning i mellanskiktet mellan mindre apparatur och riktigt stor och dyr utrustning. Det är annars nästan omöjligt att få anslag till sådan utrustning.
Ladda ned artikeln som PDF-fil >>