Τα Συνθετικά Βιοϋλικά Μπορεί να Αποδειχθούν Καίρια σε Καταστάσεις Έκτακτης Ανάγκης και Τραυματισμού

«Θεραπεία» της Αιμορραγίας με Τεχνητά Θρομβοκύτταρα

Πολλοί θάνατοι από τραυματισμούς και ατυχήματα συνδέονται με απώλεια αίματος. Αν και δεν συζητείται τόσο όσο ο καρκίνος, οι καρδιαγγειακές ή οι γενετικές ασθένειες, αυτό είναι ένα τμήμα της ιατρικής που μπορεί να ωφεληθεί σημαντικά από πιο προηγμένη τεχνολογία για να σώσει ζωές.

Στην τρέχουσα θεραπεία στο τμήμα επειγόντων, συχνά απαιτείται μετάγγιση θρομβοκυττάρων, των κυττάρων που είναι υπεύθυνα για την πήξη, για τη διαχείριση της αιμορραγίας.

Ο τρόπος λειτουργίας των θρομβοκυττάρων είναι ότι ανταποκρίνονται σε σήμα που στέλνει το σώμα σε περίπτωση τραυματισμού, οδηγώντας τα θρομβοκύτταρα στο σημείο του τραυματισμού. Μόλις φτάσουν, τα θρομβοκύτταρα συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν θρόμβο, βοηθώντας στη διακοπή της αιμορραγίας.

Source: Byjus

Ο θρόμβος σχηματίζεται από την αθροίωση θρομβοκυττάρων και ινώδους πρωτεΐνης (φιβρίνης) που υπάρχει στην κυκλοφορία του αίματος. Η όλη διαδικασία επίσης μεσολαβείται από όχι λιγότερους από 13 διαφορετικούς παράγοντες πήξης.

Source: Θρομβοκύτταρα.

Ωστόσο, το πρόβλημα είναι ότι η αποθήκευση των μεταγγίσεων θρομβοκυττάρων είναι δύσκολη, μειώνοντας τη χρησιμότητά τους σε προ-νοσοκομειακό περιβάλλον. Μεταξύ των προβλημάτων είναι “η περιορισμένη διαθεσιμότητα δωρητών, η δύσκολη φορητότητα και αποθήκευση, ο υψηλός κίνδυνος βακτηριακής μόλυνσης και η πολύ σύντομη διάρκεια ζωής (~5-7 ημέρες)”.

Τα θρομβοκύτταρα παραμένουν το «τελευταίο σύνορο» της μετάγγισης συστατικών αίματος στο προ-νοσοκομειακό περιβάλλον, και τα δεδομένα που υποστηρίζουν βελτιωμένα αποτελέσματα με έγκαιρη μετάγγιση θρομβοκυττάρων σε μαζική αιμορραγία ενισχύουν το σκεπτικό για προώθηση της μετάγγισης θρομβοκυττάρων μαζί με τα PRBC και το πλάσμα.

Βιο-εμπνευσμένα Τεχνητά Θρομβοκύτταρα: Παρελθόν, Παρόν και Μέλλον.

Η αιμορραγία από τραυματικό τραύμα δεν θα σταματήσει ποτέ να είναι επικίνδυνη, ανεξάρτητα από τις άλλες προόδους που κάνουμε στη γενετική, τη βιολογία κυττάρων ή τα τεχνητά όργανα. Καθώς η αιμορραγία είναι κύρια αιτία θανάτου πριν την πρόσβαση στο νοσοκομείο, χρειάζεται άλλη λύση εκτός από τη μετάγγιση θρομβοκυττάρων.

Ενώ έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για τη βελτίωση της αποθήκευσης και της χρησιμότητας των φυσικών θρομβοκυττάρων, τα τεχνητά θρομβοκύτταρα αποτελούν εναλλακτική λύση.

Αξιοποιώντας την πρόοδο στη νανοτεχνολογία, αυτή η έννοια μπορεί να γίνει πραγματικότητα νωρίτερα από το αναμενόμενο, χάρη σε ερευνητές του North Carolina State University, University of Virginia, Duke University και Chapman University, και τα αποτελέσματά τους που δημοσιεύθηκαν υπό τον τίτλο «Υπέρ-μαλακά σωματίδια παρόμοια με θρομβοκύτταρα σταματούν την αιμορραγία σε μοντέλα τραύματος σε τρωκτικά και χοίρους».

Τεχνητά θρομβοκύτταρα

Πολλές προσπάθειες έχουν γίνει στο παρελθόν για την ανάπτυξη συστημάτων τεχνητών θρομβοκυττάρων.

Η χρήση φυσικών θρομβοκυττάρων μαζί με τεχνητά συστήματα έχει αποδειχθεί ότι λύνει τα περισσότερα από τα προβλήματα που σχετίζονται με τα φυσικά θρομβοκύτταρα. Πιο υποσχόμενη είναι η χρήση τεχνητών νανοσωματιδίων συνδεδεμένων με πρωτεΐνες ή θραύσματα πρωτεϊνών.

Αυτό ακριβώς έκαναν οι ερευνητές που αναφέρθηκαν παραπάνω, δημιουργώντας συνθετικά σωματίδια παρόμοια με θρομβοκύτταρα (PLPs). Σχεδιάστηκαν χρησιμοποιώντας υπερ-μαλακά και εξαιρετικά παραμορφώσιμα νανογέλη συνδεδεμένα με θραύσματα αντισώματος ειδικά για τη φιβρίνη.

Το μόριο που δεσμεύει τη φιβρίνη σχεδιάστηκε ώστε να στοχεύει τις περιοχές των τραυμάτων και να ενισχύει το σχηματισμό θρόμβου.

Τα ευέλικτα σωματίδια νανογέλης μπορούσαν επίσης να αλλάξουν σχήμα με τρόπο παρόμοιο με τα πραγματικά θρομβοκύτταρα. Αυτό βελτίωσε τη σταθερότητα του θρόμβου και συνέβαλε στην επούλωση.

Μεγάλο Αποτέλεσμα, Καλή Ασφάλεια

In vitro, το PLP δεσμεύεται επιλεκτικά στη φιβρίνη και βελτιώνει το σχηματισμό θρόμβου.

Σε ζωικά μοντέλα (τρωκτικά και χοίρους), τα PLPs μείωσαν την απώλεια αίματος χωρίς δημιουργία θρόμβων εκτός στόχου, ένα πολύ σημαντικό σημείο, καθώς οι ανεπιθύμητοι θρόμβοι μπορούν να είναι τόσο θανατηφόροι όσο η απώλεια αίματος. Μπορούν ακόμη να προκαλέσουν εγκεφαλικά επεισόδια ή καρδιακές προσβολές.

Οι απώλειες αίματος μειώθηκαν σημαντικά, ακόμη και όταν το αίμα αντικαταστάθηκε μερικώς από υγρά χωρίς επαρκείς παράγοντες πήξης («διυλιστική συγκολλητική διαταραχή»).

Η επίδραση στην απώλεια αίματος λειτούργησε τόσο ως προληπτικό μέτρο όσο και ως άμεση θεραπεία μετά από τραυματισμό.

Ισοδύναμα σημαντικό, όσον αφορά το προφίλ ασφαλείας, τα PLPs απομακρύνονταν αποδοτικά από τα νεφρά, αποδεικνύοντας ότι το σώμα μπορεί να τα εξαφανίσει με ασφάλεια μόλις περάσει ο τραυματισμός και η απώλεια αίματος. Αυτό μπορεί να βοηθήθηκε από τα ευέλικτα σχήματα των νανοσωματιδίων του γέλης.

Δυνατότητα για Τεχνητά Θρομβοκύτταρα στους Ανθρώπους

Τμήμα Έκτακτης Ανάγκης & Τραυματισμός

Η πήξη είναι ένας βιολογικός μηχανισμός υψηλά συντηρημένος σε όλα τα θηλαστικά, επομένως υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα τα PLPs που συζητήσαμε να λειτουργούν και στους ανθρώπους.

Η προφανής κύρια εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας είναι στην επείγουσα θεραπεία, ιδιαίτερα στα ασθενοφόρα και στα ιατρικά κιτ των πρώτων ανταποκριτών.

Ο τραυματικός τραυματισμός είναι η κορυφαία αιτία θανάτου παιδιών και ενηλίκων κάτω των 45 ετών. Με εκτιμώμενους 31.000 Αμερικανούς που πεθαίνουν ετησίως από αποφεύξιμη αιμορραγία, πρόκειται για μια τεράστια κρίση υγείας που η νανοτεχνολογία θα μπορούσε κυρίως να λύσει. Ιδιαίτερα αν συνδυαστεί με την τακτική μεταφορά αίματος από τους παραϊατρικούς.

Source: Dallas News

Επικίνδυνες Δραστηριότητες & Στρατός

Βελτιώνοντας τη θεραπεία των τραυμάτων, ο αμερικανικός στρατός μείωσε τα ποσοστά θνησιμότητας των στρατιωτών που υπηρετούσαν στο Αφγανιστάν κατά σχεδόν 50% από το 2005 έως το 2013.

Το έκαναν με τη βοήθεια ενός τουρνικέτ (που περιορίζει την αιμορραγία σε άκρα) και με τη χορήγηση αίματος κατά τη μεταφορά στο νοσοκομείο.

Απλό στην αποθήκευση και τη μεταφορά, τα τεχνητά θρομβοκύτταρα πιθανότατα θα γίνουν μέρος των περισσότερων ιατρικών κιτ σε στρατιωτικές βάσεις μόλις η τεχνολογία αποδειχθεί ασφαλής για τους ανθρώπους.

Αυτή θα ήταν μια εφαρμογή όπου τα PLPs θα ήταν ακόμη πιο κρίσιμα από τη χρήση σε πολιτικό πληθυσμό, καθώς οι τραυματισμοί είναι πιθανό να συμβούν μακριά από νοσοκομείο, και η προμήθεια αίματος μπορεί να είναι περιορισμένη σε περίπτωση έντονης μάχης.

Αιμορροφιλία

Δεν μπορούν όλα τα είδη αιμορροφιλίας να λυθούν με PLPs, καθώς κάποια οφείλονται σε εσφαλμένες πρωτεΐνες φιβρίνης. Παρ’ όλα αυτά, αυτή η νόσος, που χαρακτηρίζεται από κακή πήξη, θα μπορούσε να γίνει πολύ λιγότερο επικίνδυνη σε ορισμένες περιπτώσεις.

Μπορεί ακόμη και να έχει νόημα η προληπτική χρήση των PLPs, εφόσον η επαναλαμβανόμενη & μακροπρόθεσμη χρήση αυτής της τεχνολογίας αποδειχθεί ασφαλής.

Εταιρείες Αίματος & Θρομβοκυττάρων

Καθώς τα τεχνητά θρομβοκύτταρα είναι μια τόσο νέα τεχνολογία, προφανώς δεν υπάρχει ακόμη εταιρεία που τα εμπορευματοποιεί. Ωστόσο, μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι εταιρείες που ήδη δραστηριοποιούνται στον τομέα της μετάγγισης αίματος και της παραγωγής θρομβοκυττάρων θα έχουν το δίκτυο διανομής και την τεχνογνωσία για να ηγηθούν αυτής της επανάστασης στην υγειονομική περίθαλψη.

1. CSL Limited (CSL.AX)

Η CSL είναι ένα συγκρότημα που πωλεί βιοτεχνολογικά προϊόντα όπως προϊόντα πλάσματος, γονιδιακές θεραπείες και ρεσυνδυασμένα προϊόντα.

Το τμήμα πλάσματος (που προέρχεται από το αίμα) είναι CSL Behring. Με 340+ κέντρα συλλογής πλάσματος σε 100+ χώρες, η εταιρεία ελέγχει το 1/3 της αγοράς πλάσματος. Το τμήμα αυτό είναι επίσης μακράν ο μεγαλύτερος οδηγός εσόδων του ομίλου CSL.

Source: CSL

Η εταιρεία είναι επίσης φαρμακευτική/βιοτεχνολογική εταιρεία με εκτενή ερευνητική & ανάπτυξη (R&D). Επικεντρώνεται κυρίως σε εμβόλια, αιματολογία/αίμα, αναπνευστικά και καρδιαγγειακά. Ο όμιλος πρόσφατα πρόσθεσε και τη νεφρολογία (νεφρά) στα θεραπευτικά του τμήματα.

Source: CSL

Χάρη στην ηγεσία της σε θεραπείες αίματος και τη συλλογή πλάσματος, η CSL είναι καλά τοποθετημένη να παραμείνει ηγέτης του τμήματος και να είναι ανάμεσα στις πρώτες που θα παρέχουν τεχνητά θρομβοκύτταρα ως πρόσθετο στοιχείο στο κιτ επείγουσας υγειονομικής περίθαλψης.

2. Takeda

Η ιαπωνική Takeda είναι μια διαφοροποιημένη φαρμακευτική εταιρεία, με παρουσία σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένου του πλάσματος.

Source: Takeda

Η Takeda διαθέτει 230 εγκαταστάσεις για τη συλλογή πλάσματος στις ΗΠΑ και την Ευρώπη, μέσω των υπηρεσιών BioLife Plasma. Τοποθετείται ανάμεσα στις 3 μεγαλύτερες οργανώσεις πλάσματος παγκοσμίως, με 20 μάρκες προϊόντων σχετικών με αυτόν τον τομέα και 80 χρόνια δραστηριότητας.

Η Takeda είναι επίσης πολύ ενεργή στην R&D, με 23 υποψήφια προϊόντα σε φάση 3 κλινικών δοκιμών, με τα 2 μεγαλύτερα τμήματα να είναι το γαστρεντερικό & φλεγμονώδες, ακολουθούμενα από θεραπείες που προέρχονται από πλάσμα.

Source: Takeda

Όπως η CSL, η τεχνογνωσία της Takeda στο πλάσμα θα την βοηθήσει να φέρει τα τεχνητά θρομβοκύτταρα στην αγορά.

Είναι επίσης μια εταιρεία με εκτενή στρατηγική συνεργασιών με καινοτόμες νεοσύστατες επιχειρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της νανοτεχνολογίας, για παράδειγμα, το νανουλικό της BioSurfaces, τα νανοσωματίδια της Cour Pharmaceutical Development, ή Leon-nanodrugs MicroJet Reactor.

Έτσι θα μπορούσε να αξιοποιήσει αυτή τη γνώση στον σχεδιασμό & την κατασκευή νανο-συσκευών για να δημιουργήσει τη δική της έκδοση PLPs, τώρα που υπάρχει η απόδειξη της έννοιας.