Kunstige hofter beklædt med stamceller gror perfekt sammen med knoglerne

Illustration: Glasgow University/Nature

Stamcelleforskere er på vej med det perfekte implantat, der har styrke og fleksibilitet som et normalt hofteled, og som vokser sammen med kroppens knogler med tiden.

Implantatet er under udvikling på Glasgow University, hvor en gruppe forskere med deltagelse af danske Nikolaj Gadegaard har opdaget, at man kan få stamceller til at producere knogleceller ved at anbringe dem i et helt specielt mønster.

I løbet af det kommende år vil implantatet bliver testet på dyr og forventningen er, at det kan bruges på mennesker om fem til ti år.

Et typisk problem med kunstige led er, at det ofte består af metal, som det var tilfældet med de kritiserede kugleled til hofter, hvor metalsplinter gav patienterne store smerter. Implantater i dag har også det problem, at kroppen danner blødt væv ved samlingen mellem knogler og implantat. Og med tiden bliver samlingen så svækket, at patienter risikerer at havne på kirurgens bord igen.

Implantatet fra Skotland bliver derimod baseret på et polymer-stof, kaldet Peek-Optima fra firmaet Invibio Biomaterial Solutions. Materialet har været brugt i flere år til blandt andet implantater i rygsøjlen, og materialet er kendt for en fleksibilitet og styrke, der svarer til kroppens knogler.

Knogleceller kan godt lide uorden

Men forskerne på Glasgow University går skridtet videre og beklæder implantatet med et mønster af såkaldte Mesenkymale celler (MSC), udvundet af knoglemarv. Cellerne er kendt for at kunne udvikle sig til hudceller, muskelceller eller knogleceller alt efter den besked kroppen sender til cellerne. Og forskerne har opdaget, at cellernes udvikling afhænger af et særligt mønster i omgivelserne.

»Hver gang vi forsøgte, at indsætte cellerne i kvadrater, der var fordelt i et perfekt reproducerbart mønster, så skete der intet, men når vi lavede lidt rod i mønstret, så skete der pludselig noget,« siger Nikolaj Gadegaard.

Cellerne reagerede ikke, hvis de blev anbragt i sekskantede rum eller i firkantede rum i et perfekt mønster. Blev de anbragt i firkantede rum i et fuldstændig tilfældigt mønster, så skete der heller intet. Men blev cellerne anbragt i firkantede rum, hvor mønstret kun var en anelse rodet, så producerede de pludselig knogleceller.

»Om det er sådan i naturen ved vi faktisk ikke helt, men fra et ingeniørmæssigt synspunkt er metoden perfekt,« siger Nikolaj Gadegaard.

Forskerne har nu udviklet et redskab til at masseproducere mønstret med stamceller, der kan overføres til både flade og krumme overflader.

Mønstret består af kvadratiske rum med stamceller adskilt af 300 nanometer, og dybden af hullerne er identiske med dybden af hullerne på en BluRay. I stedet for at lagre informationen med en laser, som er tilfældet med en cd eller BluRay, så bruger forskerne en elektronstråle.

»Men princippet er det samme,« siger Nikolaj Gadegaard, der stiftede bekendtskab med stamcelleforskerne på Glasgow University, da han besøgte dem i forbindelse med arbejdet på sin ph.d. i kemi fra Københavns Universitet.

I forbindelse med sin ph.d. skabte Nikolaj Ladegaard mønstrene i samarbejde med de skotske forskere, der var ledende på nanostruktur og cellerespons og siden blev han ansat på universitetet.

Forskerne på Glasgow University er de eneste, der arbejder målrettet med brugen af stamceller til implantater. Dog arbejder Chalmers tekniske højskole i Göteborg også på brug af nanopartikler og stamceller til implantater til brug for tandlæger.