Από την φοιτητική ερευνητική ομάδα iGEM NOUS

Η οστεοαρθρίτιδα είναι μία από τις σοβαρότερες αλλά και τις συχνότερες μυοσκελετικές παθήσεις που ταλαιπωρούν χιλιάδες κόσμο παγκοσμίως οδηγώντας πολλές φορές σε παράλυση. Παρ’ όλα αυτά δεν έχει αναπτυχθεί μέχρι στιγμής μια αποτελεσματική μέθοδος θεραπείας που να απαλλάσσει τους πάσχοντες από τα κάθε άλλο παρά ανώδυνα συμπτώματα της πάθησης αυτής. Για τον λόγο αυτό, η φοιτητική ομάδα iGEM NOUS μέσα από την συμμετοχή της στον διαγωνισμό iGEM ευελπιστεί να αναπτύξει μια καινοτόμα και μη επεμβατική λύση σε αυτό το πρόβλημα.

Όπως και όλες οι παθήσεις έτσι και η οστεοαρθρίτιδα χαρακτηρίζεται από κάποια αίτια τα οποία θα οδηγήσουν σε κάποια συμπτώματα, πάνω στα οποία θα βασιστεί μια μέθοδος θεραπείας. Κύρια αιτία της πάθησης αυτής είναι η διάβρωση του χόνδρου, η οποία μπορεί να προκληθεί είτε από κάποιον σοβαρό τραυματισμό, είτε από μακροχρόνια καταπόνηση μιας άρθρωσης. Κατά συνέπεια, η συνηθέστερη άρθρωση στην οποία εμφανίζεται η οστεοαρθρίτιδα είναι αυτή του γονάτου, ενώ οι πάσχοντες κατά συντριπτική πλειοψηφία αποτελούν ανθρώπους ηλικίας άνω των 65 ετών, αθλητές ή ανθρώπους που ενασχολούνται με επαγγέλματα επιβλαβή για τις αρθρώσεις.  Η αποικοδόμηση αυτή του χόνδρου των αρθρώσεων, έχει ως αποτέλεσμα την μείωση της απόστασης μεταξύ των οστών μιας άρθρωσης. Έτσι, αυξάνεται η τριβή μεταξύ αυτών και άρα οδηγεί στα κυριότερα και πιο σημαντικά συμπτώματα της που είναι ο πόνος και η δυσκαμψία της πληγείσας άρθρωσης.

Πέρα από το άμεσο αίτιο της πάθησης αυτής, το οποίο προέρχεται από το φυσικό βάρος που κλίνεται να υποστηρίξει η κάθε άρθρωση, η οστεοαρθρίτιδα περιλαμβάνει και άλλα αίτια, τα οποία είναι υπεύθυνα για την επιδείνωση αλλά και την διατήρηση της παθολογικής κατάστασης. Αμέσως μετά από οποιονδήποτε τραυματισμό που έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή μέρους του χόνδρου, ο οργανισμός εισέρχεται σε μια διαδικασία ανάπλασης του χόνδρου. Σε μία τέτοια κατάσταση η οποία είναι φυσιολογική, διατηρείται μια ισορροπία μεταξύ των καταβολικών και των αναβολικών μονοπατιών που ακολουθούν τα κύτταρα, δηλαδή της αποδόμησης του κατεστραμμένου χόνδρου και της δημιουργίας νέου αντίστοιχα. Πολλές φορές ωστόσο αυτή η ισορροπία διαταράσσεται και οδηγούμαστε σε μια κατάσταση η οποία είναι παθολογική και βασίζεται κατά κόρων στα μονοπάτια της έμφυτης ανοσοποιητικής απόκρισης και ειδικότερα της φλεγμονής.

Η ανίχνευση θραυσμάτων χόνδρινου ιστού από τα κύτταρα της άρθρωσης, έχει ως αποτέλεσμα την έκκριση ορισμένων μορίων φλεγμονής, τα οποία θα οδηγήσουν στην σύνθεση πρωτεϊνών, με βασικό ρόλο την αποικοδόμηση του χόνδρου. Το φαινόμενο αυτό, σε φυσιολογικές συνθήκες, γίνεται για την αποδόμηση του κατεστραμμένου χόνδρου. Όταν όμως αυτό συμβαίνει σε έναν βαθμό μεγαλύτερο του φυσιολογικού, τμήματα χόνδρου τα οποία δεν θα έπρεπε να αποικοδομηθούν, καταστρέφονται. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργείται ένας φαύλος κύκλος δημιουργίας νέων θραυσμάτων χόνδρου και άρα έκκρισης περισσότερων πρωτεϊνών που τον αποικοδομούν. Διαταράσσεται η ισορροπία μεταξύ αναβολικών και καταβολικών μονοπατιών μέσω της φλεγμονής και οδηγούμαστε σε οστεοαρθρίτιδα.

Η θεραπεία που ευελπιστεί να αναπτύξει η «iGEM NOUS», βασίζεται στην ανίχνευση της φλεγμονής, με σκοπό την διακοπή του φαύλου κύκλου, την επαναφορά της ισορροπίας των καταβολικών και αναβολικών μονοπατιών και άρα την αποτελεσματική θεραπεία της οστεοαρθρίτιδας. Όλη η μέθοδος βασίζεται σε ένα γενετικό κύκλωμα, το οποίο έχει την ιδιότητα να ενεργοποιείται από μόρια φλεγμονής, τα οποία εκκρίνονται κατά την διάρκεια της οστεοαρθρίτιδας, και να εκφράζει παράγοντες της επιλογής μας. Οι παράγοντες που θα εκφράζονται από το προαναφερθέν κύκλωμα θα επιτελούν 3 βασικούς ρόλους. Πρώτος και κυριότερος, είναι η διακοπή της φλεγμονής, δηλαδή του κύκλου αποικοδόμησης του χόνδρου. Έτσι, τα καταβολικά μονοπάτια τα οποία υπερλειτουργούν θα ανασταλούν. Δεύτερος ρόλος είναι η ενίσχυση της σύνθεσης νέου χόνδρου, δηλαδή ενίσχυση των αναβολικών μονοπατιών, τα οποία υπολειτουργούν. Η άρθρωση συνεπώς θα επανέλθει στην αρχική της κατάσταση. Ενώ, ο τελευταίος και ίσως ο βασικότερος ρόλος, είναι μείωση του πόνου που αισθάνεται ο ασθενής μέχρι η όλη κατάσταση να αναστραφεί και να απαλλαγεί η άρθρωση από την οστεοαρθρίτιδα.

Το γενετικό αυτό κύκλωμα, δυστυχώς, δεν είναι δυνατόν να μεταφερθεί άμεσα στα ήδη υπάρχοντα χονδροκύτταρα της άρθρωσης του ασθενή και άρα υπάρχει ανάγκη για μια εναλλακτική μέθοδο. Η μέθοδος που προτείνεται από την ερευνητική ομάδα της iGEM NOUS, περιλαμβάνει την εισαγωγή του κυκλώματος αυτού, μέσω συγκεκριμένων εργαστηριακών μεθόδων, σε κύτταρα τα οποία έχουν ληφθεί αρχικά από τον ασθενή. Μετέπειτα, τα κύτταρα αυτά θα εισάγονται εκ νέου στην άρθρωση του πάσχοντος, η οποία πλήττεται από οστεοαρθρίτιδα. Συνεπώς, το κύκλωμα θα βρίσκεται και θα ενεργοποιείται εντός της άρθρωσης καταπολεμώντας τα συμπτώματα.

Η αποτελεσματικότερες μέθοδοι, οι οποίες χρησιμοποιούνται επί του παρόντος, όπως η μέθοδος της αρθροπλαστικής, περιλαμβάνουν τουλάχιστον μια χειρουργική επέμβαση, γεγονός που τις καθιστά επώδυνες και κατ’ ακολουθίαν ανεπιθύμητες από τους ασθενείς. Στον αντίποδα, η προτεινόμενη θεραπεία της iGEM NOUS δεν προϋποθέτει καμία χειρουργική επέμβαση. Ο προτεινόμενος τρόπος εφαρμογής της μεθόδου αυτής, περιλαμβάνει τόσο την λήψη όσο και την εισαγωγή των κυττάρων από και προς τον ασθενή, μέσω ένεσης. Έτσι καθίσταται δυνατή η αποφυγή κάποιας επίπονης, χρονοβόρας αλλά και ακριβής επέμβασης.

Η ερευνητική ομάδα iGEM NOUS, βρήκε την ευκαιρία να αναπτύξει αυτήν την μέθοδο μέσα στα πλαίσια ενός παγκόσμιου διαγωνισμού συνθετικής Βιολογίας, του iGEM. Αποτελείται από φοιτητές διαφόρων πανεπιστημίων κατά μήκος της Ελλάδας. Εντούτοις, έχει ως έδρα την Αλεξανδρούπολη, όπου βρίσκεται το Τμήμα Ιατρικής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης, δρώντας υπό την αιγίδα του. Έως σήμερα, έχουν ήδη αρχίσει οι υπολογιστικές προσομοιώσεις της ομάδας, ενώ είναι έτοιμη να αρχίσει τα εργαστηριακά πειράματα, τα οποία θα αποδείξουν την εγγύτητα της μεθόδου. Προς το παρόν, η ομάδα κλίνεται να συλλέξει το απαραίτητο χρηματικό ποσό των 6.000$ για να εγγραφεί στον διαγωνισμό. Για τον σκοπό αυτό, δέχεται οποιουδήποτε είδους χορηγία, ενώ έχει ήδη ανοίξει μια πλατφόρμα όπου ο καθένας μπορεί να συμβάλλει στην προσπάθειά της.

Βρίσκεται μερικά βήματα μακριά από το να υλοποιήσει τους στόχους της, ενώ παράλληλα οργανώνει εκδηλώσεις οι οποίες θα απευθύνονται στο ευρύ κοινό και κυρίως στους ασθενείς, ώστε να επικοινωνήσει τόσο την ιδέα της, όσο και την επιστήμη της Συνθετικής Βιολογίας.

Μπορείς να συνεισφέρεις και εσύ στον αγώνα τους κατά της οστεοαρθρίτιδας δωρίζοντας ένα ενδεικτικό ποσό στον παρακάτω σύνδεσμο:

https://gogetfunding.com/igem-nous/?lang=el

Μείνετε συντονισμένοι για τις εξελίξεις τους!