Durerile de spate pot fi crunte și devin tot mai răspândite odată cu îmbătrânirea populațiilor.
Chirurgia spinală este în creștere în multe țări, inclusiv chirurgia de fuziune spinală, care este costisitoare și adesea riscantă. Până la 18% dintre intervențiile chirurgicale spinale sunt nereușite, ceea ce duce la complicații dezastruoase pentru pacienți.
Chirurgia de fuziune spinală unește două vertebre pentru a stabiliza zona și a reduce durerea. Multe depind însă de capacitatea vertebrelor de a crește materie osoasă nouă și de a fuziona corect după operație.
Umplerea golurilor
„În multe cazuri, acest lucru nu se întâmplă deoarece pacienții nu reușesc să umple golul respectiv din os”, afirmă John Zellmer, coordonator al proiectului finanțat de UE SmartFuse și cofondator al societății suedeze de dispozitive medicale Intelligent Implants.
Inspirația pentru SmartFuse a venit în urma unei întâlniri între fratele lui Zellmer, medicul suedez dr. Erik Zellmer, și un inginer irlandez în domeniul biomedical, dr. Rory Murphy.
Ambii erau uimiți de numărul mare al intervențiilor chirurgicale spinale nereușite din cauza lipsei creșterii oaselor. Se știe însă de ceva vreme că osul se remodelează natural folosind semnalele electrice generate chiar de corp.
Cei doi medici au decis să înființeze o societate pentru a dezvolta un implant de uz medical inovator, capabil să folosească semnale electrice atent țintite pentru a accelera, controla și monitoriza creșterea oaselor.
„Într-un fel, deturnăm semnalele proprii ale corpului, creând un câmp electric exact acolo unde vrem să crească osul, în jurul implantului”, a spus John Zellmer.
Implantul ortopedic minuscul și ușor de utilizat este alcătuit din plastic PEEK și titan, cu un câmp de electrozi bine închis înăuntru.
Studii clinice pe oi
Proiectul a început în aprilie 2022 și se va derula până în noiembrie 2024, sprijinul financiar din partea UE venind prin Consiliul European pentru Inovare.
Studiile clinice inițiale derulate pe oi sunt extrem de promițătoare. În doar șase săptămâni, oile la care s-a folosit dispozitivul aveau de trei ori mai multă materie osoasă crescută decât cele la care nu s-a folosit, potrivit lui Zellmer.
Pacienții care suferă o intervenție chirurgicală spinală au un drum lung de parcurs pentru a se recupera, putând dura între 9 și 12 luni până când corpul lor crește materia osoasă necesară pentru ca fuziunea să fie completă. Adesea, poate dura un an sau mai mult până când se constată că o operație a fost nereușită și medicilor le este greu să evalueze cât de bine evoluează procesul de vindecare.
Cu SmartFuse, implantul primește semnale wireless și este conectat la un portal în cloud, care le oferă medicilor informații mai detaliate ca niciodată despre cum fuzionează oasele.
Pe măsură ce materia osoasă crește în jurul implantului, semnalele electrice sunt suprimate tot mai mult. Detectorii pot apoi „simți” declinul semnalelor și estimează câtă materie osoasă este prezentă.
Această capacitate de a vedea cum progresează un pacient ar fi un atu atât pentru medic, cât și pentru pacient. Deși este încă abia la început, medicii speră să obțină aprobarea de reglementare în Europa și în SUA până în 2028.
O schelă antică
În același timp, două specii obișnuite de pești de acvariu – peștii zebră și medaka – au fost o sursă de inspirație pentru o echipă de tineri cercetători care căutau indicii despre cum ar putea fi tratate afecțiunile scheletice comune la oameni.
Scheletul servește drept schelă pentru animalele vertebrate – adică cele care au coloană vertebrală – de circa 400 de milioane de ani. Dat fiind că evoluția funcționează după vechea zicală „dacă ceva nu este stricat, nu încerca să-l repari”, peștii, reptilele, păsările și mamiferele folosesc încă adesea aceleași gene și proteine pentru alcătuirea cadrului lor scheletic.
Deși peștii și oamenii sunt, firește, foarte diferiți, similitudinile le permit oamenilor de știință să studieze scheletele peștilor pentru a face descoperiri medicale interesante.
„S-a constatat că multe gene care provoacă probleme scheletice la oameni generează probleme similare la pești”, afirmă dr. Marc Muller, care a condus proiectul finanțat de UE BioMedaqu și este biolog la Universitatea din Liège, Belgia.
Proiectul BioMedaqu s-a încheiat luna trecută, după patru ani și jumătate, și a reunit experți în scheletele oamenilor și ale peștilor. Muller și colegii săi au avut ideea unui proiect de formare a tinerilor cercetători, discutând la o bere în marja unei conferințe din Algarve, Portugalia.
„Ne-am gândit: de ce să nu aducem laolaltă oameni din acvacultură, ihtiobiologie și cercetarea medicală pentru a împărtăși idei, poate chiar și tehnologii, și a studia biologia scheletului?”, a spus Muller.
15 cercetători aflați la început de drum au fost implicați în BioMedaqu, care a dus la un val de descoperiri.
Unul dintre ei a studiat o boală a oaselor la oameni – osteogenesis imperfecta – pe care a reprodus-o printr-o mutație a genei echivalente la peștii zebră.
Un alt cercetător a investigat importanța fosforului pentru sănătatea oaselor la pești. La un spital parizian, cercetarea a dezvăluit importanța mai multor gene în dezvoltarea osteoporozei la copii.
În același timp, laboratorul din Liège a studiat rolul genelor implicate în osteoartrita la oameni. Laboratorul a investigat, de asemenea, extrase de la animalele marine pentru potențialele lor beneficii asupra dezvoltării scheletului atât la pești, cât și la oameni.
Probleme scheletice
Scopul general al activităților întreprinse a fost dobândirea unor cunoștințe mai aprofundate în legătură cu mecanismele fundamentale care pot duce la malformații scheletice la oameni, dar și la peștii de crescătorie.
Rețeaua a cuprins părți interesate de la șapte universități europene, un spital de cercetare din SUA și Institutul Național de Sănătate și Științe Medicale din Franța (INSERM). Interesele comerciale din sectoarele acvaculturii și alimentației peștilor au fost și ele reprezentate.
Structura proiectului a încurajat fluxul de informații și oameni între sectorul biomedical și cel al acvaculturii, precum și între sectorul academic și sectorul aplicațiilor. Cercetarea a adus informații de interes și pentru piscicultorii aflați în căutarea unor opțiuni de alimentație mai sustenabile.
De exemplu, mai multe proiecte au examinat influența oligoelementelor, cum ar fi zincul, seleniul, vitaminele, acizii grași și probioticele, asupra dezvoltării scheletelor la pești și modul în care ar putea fi îmbunătățite furajele prin adăugarea acestora în mixul alimentar.
Cercetarea a contribuit la îmbogățirea cunoștințelor în rândul oamenilor de știință, aducând, în cele din urmă, beneficii acvaculturii, înțelegerii biologiei scheletice și pacienților umani, potrivit lui Muller. Mai multe descoperirii ale cercetătorilor își așteaptă rândul.
Articol de Anthony King
Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin Consiliul European pentru Cercetare și prin acțiunile Marie Skłodowska-Curie (MSCA) ale UE. Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.
Mai multe informații