Rozwój zaawansowanej konstrukcji tkankowej w celach naprawy uszkodzonego mięśnia sercowego z wykorzystaniem biodruku (CARDIOPRINT)
2024/ABM/03/KPO/KPOD.07.07-IW.07-0091/24
Projekt finansowany jest ze środków Krajowego Planu Odbudowy w wysokości 7 326 856,66 zł
Opis projektu
Choroby serca są największą przyczyną zgonów na świecie, a ich skutki prowadzą do utraty kilku (1-2%) procent światowego PKB rocznie. Polska jest jednym z państw, gdzie nadal bijemy rekordy zachorowalności związane ze zdarzeniami kardiologicznymi. Według danych Głównego Urzędu Statystycznego (GUS) i Ministerstwa Zdrowia główną przyczyną zgonów w Polsce w ciągu dwóch minionych dekad były i są nadal choroby serca, które stanowią ponad 35% wszystkich zgonów w naszym kraju. Szacuje się, że w Polsce występuje rocznie blisko 70 tys. zawałów serca zdiagnozowanych koronarograficznie, z czego niemal 20% pacjentów umiera w ciągu pierwszego roku od zawału. Około miliona osób cierpi na niewydolność serca (HF, ang. heart failure), a zdaniem kardiologów, w ciągu dekady liczba ta zwiększy się o połowę. Obecnie śmiertelność z powodu HF sięga niemal 150 tys. Rocznie. Większość tych przypadków to osoby, które znacząco zyskałyby dzięki wszczepieniu tkanki biologicznej wzmacniającej akcję skurczową uszkodzonego fragmentu serca. Jednym z najbardziej zagrażających życiu zjawisk są uszkodzenia tkanki serca prowadzące do krańcowej niewydolności serca często skutkującej zgonem pacjenta. Nie posiadamy terapii mogącej odtworzyć zdrową tkankę serca po jej uszkodzeniu. Próby regeneracji mięśnia sercowego skończyły się niepowodzeniem m.in. ze względu na brak wystarczającego zrozumienia i uwzględniania w przygotowywanych terapiach mechaniki działania serca. Po 20 latach badań i znaczącym postępie inżynierii tkankowej naukowcy wracają do pierwszych testów technologii. Tym razem regeneracja tkanki serca jest celem pośrednim. Badania mają służyć rozwoju autologicznego, zastępczego organu, co znakomicie zmieniłoby realia tysięcy osób umierających co roku w oczekiwaniu na niedoskonały przeszczep serca. Istnieje już kilka rozwiązań na rynku, jednak żadne nie znalazło jeszcze pełnego potwierdzenia klinicznego.
Cel Projektu
Celem Projektu jest przygotowanie fizjologicznie i anatomicznie kompatybilnych sercowych konstruktów tkankowych 3D za pomocą biodrukowania na potrzeby medycyny regeneracyjnej. Składowymi elementami konstruktów będą komórki serca (kardiomiocyty, fibroblasty, komórki naczyń) uzyskane z indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych (hiPSC) oraz składniki biomacierzy serca, pozwalające na biomimikę właściwości tkanki sercowej. Projekt skupi się na: (1) odwzorowaniu anatomii tkanki serca w ramach konstruktu, (2) zapewnieniu jego funkcjonalności skurczowej oraz (3) kompatybilności fizjologicznej z sercem człowieka. Osiągnięcie powyższych celu projektu wpłynie na poprawę jakości życia społeczeństwa, w szczególności ogromnej grupy osób z uszkodzeniami tkanki mięśniowej serca w tym z niewydolnością serca (ang. heart failure HF). Choroby te dotykają Pacjentów na całym świecie, jednak w Polsce jest to jeden z najważniejszych problemów zdrowotnych społeczeństwa.
Wynik Projektu
Wynikiem projektu będzie przygotowanie technologii do zastosowania klinicznego poprzez potwierdzenie założeń funkcjonalnych a także podstawowych testów jakościowych koniecznych do wdrożenia w warunkach GMP. W ramach opracowanych wyników możliwe będzie przygotowanie do wypełnienia części rozwojowych dokumentacji IMPD (ang. Investigated Medicinal Product Dossier). Ponadto planuje się zabezpieczenie powstałego IP poprzez opracowanie zgłoszenia patentowego oraz publikacja wyników. Projekt ma charakter pomostowy do dalszej realizacji wdrożenia związanego z nową technologią inżynierii tkankowej, a proponowane rozwiązanie zostanie doprowadzone do fazy TRL4. Wnioskodawca dołoży wszelkich starań do zmapowania rynku i konkurencji oraz optymalizacji dalszej części rozwoju produktu leczniczego. Kontynuacja badań może doprowadzić do wdrożenia pierwszej, realnej biologicznej terapii uszkodzonego serca opartej na medycynie spersonalizowanej.
Zaawansowana konstrukcja tkankowa mięśnia sercowego z wykorzystaniem biodruku (CARDIOPRINT)
Korzyści z zastosowania biodruku:
- możliwość ułożenia komórek w odpowiedniej orientacji względem siebie – poprawa funkcjonalności
- możliwość wytworzenia prostego układu naczyń krwionośnych
- użycie holderów zwiększy retencję tkanki po przeszczepie oraz poprawi synchronizację z miokardium
BADANIA IN VIVO
- Indukcja zawału serca
- Transplantacja biodrukowanych tkanek
- Monitoring efektu za pomocą echokardiografii
Uzyskanie populacji komórek wchodzących w skład biodrukowanych tkanek do regeneracji pozawałowego serca
Zespół badawczy
- Dr hab. n. med. Tomasz Kolanowski, prof. IGC PAN; Kierownik Merytoryczny Przedsięwzięcia
- Dr hab. n. med. Natalia Rozwadowska, prof. IGC PAN; Starszy Naukowiec
- Dr n. med. Agnieszka Zimna, Adiunkt
- Dr n. chem. Agnieszka Fedoruk-Wyszomirska, Specjalista ds. obrazowania i biodruku
- Mgr Monika Pieniawska, Biolog
- Dr n. med. i n. o zdr. Karolina Rassek, Biolog