SINTEF-forsker og bioteknolog Øystein Arlov viser fram en alginatgelé som bokstavelig talt danner grobunn for de kunstige bruskcellene. (Foto: Thor Nielsen)
Vil behandle leddgikt med kunstig brusk fra tare
Norske og sveitsiske forskere har klart å dyrke brusk av tang og tare. Det gir håp for de som har slitasjeleddgikt.
I dag finnes det ingen medisin som kan kurere slitasjegikt. Leddsykdommen gjør at brusken, som er leddets støtdemper, smuldrer opp.
Dette fører til sterke smerter og belastningen på beinstrukturen blir for stor, noe som fører til både betennelser og ørsmå sprekker i knoklene.
Rundt halvparten av oss vil få artrose en gang i løpet av livet.
Så hvordan kan tang og tare hjelpe de som rammes av slitasjegikt?
Lager et stillas
Sintef-forsker Øystein Arlov som til daglig jobber med bioteknologi og nanomedisin er med i teamet står bak resultatene. Han har skreved en doktorgradsavhandling om alginater; det gelédannende materialet som finnes i tang og tare.
– Da jeg tok doktorgrad, var målet å kunne manipulere og styre strukturen i alginat, som består av en kjede med sukkermolekyler, til å gi det nye biologiske egenskaper, forteller forskeren.
Nå har Arlov og hans kolleger ved Sintef og NTNU klart å modifisere alginatet til å fungere som et slags stillas som cellene kan vokse på. Cellenes naturlige stillas består av kollagen og spesielle karbohydrater. Det er dette som brytes ned hos pasienter med artrose, forklarer han.
Med FIFA som startsponsor
For snart fire år siden ble forskeren kontaktet av et team ved det sveitsiske universitetet ETH Zürich. De hadde kommet over doktorgradsarbeidet til Arlov fordi de jobbet med et liknende prosjekt for FIFA: Fotballorganisasjonen er nemlig svært interessert i mulighetene for å reparere brusken i skadde fotballknær.
Nå er FIFA ute av prosjektet, men Sintef og det sveitsiske teamet startet et samarbeid.
– Det vi har gjort her i våre laboratorier er å bruke bruntare som råstoff. Årsaken til det er at alginatet fra taren kan danne en gelé som egner seg til celledyrking fordi det likner på cellenes naturlige miljø, forklarer Arlov.
Gir cellene beskjed om å dele seg
Men alginatet i seg selv stimulerer ikke til vekst av celler. Derfor sørget forskerne for å gjøre noen kjemiske tilpasninger. Det gjorde de ved å koble på sulfat, som er karakteristisk for karbohydratene som finnes i naturlig brusk. Det gjør at alginatene kan fungere som mottakere for flere viktige signalmolekyler som cellene skiller ut for å snakke med hverandre.
Cellenes ytre miljø er nemlig en viktig forutsetning for vekst og normal funksjon. Litt forenklet kan vi si at disse nye alginatene etterlikner naturen og gir cellene beskjed om å overleve, dele seg, og i det hele tatt oppføre seg slik bruskceller skal.
– Med denne metoden har vi klart å få bruskcellene til å overleve og dele seg in vitro – altså i glasskåler på laboratoriet, sier Arlov.
Mens Sintef i Norge framstiller materialet cellene vokser på, er det forskningsteamet i Zürich som studerer cellekulturene:
– Vi frysetørker materialet vi produserer og så sender vi dem rett og slett i pulverform i posten til Sveits, sier forskeren.
Annonse
Vel framme i Sveits blir det sulfaterte alginatet løst i vann og blandet med celler. Ved tilsats av kalsium dannes en gelé som holder cellene på plass.
Mikroskopbildene viser bruskceller som vokser i alginat. I bildet til høyre har sulfat blitt koblet til alginatet, noe som gjør at bruskdannelsen øker. Dette demper også betennelsesreaksjoner (Foto: Sintef)
Også betennelsesdempende
Resultatene fra i Sveits har vært svært vellykkede, ikke minst fordi cellene som produseres også har vist seg å ha en dempende effekt på betennelser.
– Tilsynelatende undertrykker det sulfatholdige alginatet immunreaksjoner i artrose-brusk – altså selve årsaken til at brusken går i oppløsning. Dette er også demonstrert i immunologiske in vitro-modeller ved NTNU, sier forskeren.
Det reduserte også effekten av såkalt oksidativt stress, som er med på å akselerere degenereringen av brusk. Denne positive effekten økte med større sulfateringsgrad i alginatet.
– Håpet er at vi en dag kan bruke denne teknologien til å stoppe utviklingen av artrose og regenerere tapt brusk, sier Arlov.
Neste steg er å teste de nye materialene og laboratorieskapt brusk i mus.
Referanser:
Kerschenmeyer, A. m.fl: Anti-oxidant and immune-modulatory properties of sulfated alginate derivatives on human chondrocytes and macrophages. Biomater. Sci., 2017; 5 (9): 1756 DOI: 10.1039/c7bm00341b (Sammendrag)
Arlov, Ø. m.fl: Sulfated alginate microspheres associate with factor H and dampen the inflammatory cytokine response. Acta Biomaterialia. (2016) (Sammendrag)
Arlovs doktorgradsarbeid ble veiledet av professor Gudmund Skjåk-Bræk.
