Η Ρομποτική στη μεταμόσχευση μαλλιών και η δημιουργία τεχνητών τριχοθυλακίων με 3D Printers

Από τότε που ξεκίνησαν οι πρώτες μεταμοσχεύσεις μαλλιών (1960) μέχρι και σήμερα, η εξέλιξη όσον αφορά τις τεχνικές μεταμόσχευσης μαλλιών αλλά και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στην εκτέλεσή τους είναι πρωτοφανής.

Αν φέρει κάποιος στο μυαλό του περιστατικά μεταμόσχευσης μαλλιών πριν από ακόμα και 10 χρόνια και τα συγκρίνει με τα σημερινά (εφόσον γίνονται από εξειδικευμένους και έμπειρους ιατρούς) θα δει ότι ουσιαστικά δεν μπορούν απλά να συγκριθούν μεταξύ τους. Ποιος θα φανταζόταν πριν λίγα χρόνια την χρήση της ρομποτικής στη μεταμόσχευση μαλλιών;

Είναι Δυνατή η χρήση Ρομποτικής στη μεταμόσχευση μαλλιών για δημιουργία  άπειρων  τεχνητών τριχοθυλακίων;

Αν φέρει κάποιος στο μυαλό του περιστατικά μεταμόσχευσης μαλλιών πριν από ακόμα και 10 χρόνια και τα συγκρίνει με τα σημερινά (εφόσον γίνονται από εξειδικευμένους και έμπειρους ιατρούς) θα δει ότι ουσιαστικά δεν μπορούν απλά να συγκριθούν μεταξύ τους.

Υπάρχει όμως ένα περιορισμός που δεν έχει αλλάξει και παραμένει ο ίδιος από τότε: τα τριχοθυλάκια της δότριας περιοχής δεν είναι απεριόριστα. Αυτό σημαίνει ότι από τον κάθε άνθρωπο μπορούμε να μεταμοσχεύσουμε με ασφάλεια έναν συγκεκριμένο αριθμό τριχοθυλακίων. Ο αριθμός αυτός διαφέρει ανάλογα με την κάθε περίπτωση.

Το πρόβλημα είναι ότι σχεδόν ποτέ δεν είναι αρκετός για να καλύψει όλες τις άδειες περιοχές με την ίδια πυκνότητα! Αρκετές φορές θα χρειαστούμε περισσότερα τριχοθυλάκια από όσα έχει ο ασθενής στην δότρια περιοχή του. Έτσι οδηγηθήκαμε στην ανάγκη δημιουργίας τεχνητών τριχοθυλακιών με τη χρήση της ρομποτικής στη μεταμόσχευση μαλλιών!

Για το λόγο αυτό έχουν γίνει πολλές προσπάθειες με τη βοήθεια της Βιοϊατρικής Μηχανολογίας Τριχοθυλακίων για την de novo δημιουργία τριχοθυλακίων, δηλαδή την ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ και την ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ολόκληρων τριχοθυλακίων στο εργαστήριο. Αν το καταφέρουμε αυτό, θα έχουμε άπειρα τεχνητά τριχοθυλάκια και το τελευταίο -και μεγαλύτερο- πρόβλημά της μεταμόσχευσης μαλλιών – θα έχει λυθεί οριστικά!

Η τρέχουσα τεχνολογία χρησιμοποιεί το δυναμικό πολλαπλασιασμό των βλαστοκυττάρων που ανευρίσκονται στα διάφορα διαμερίσματα του τριχοθυλακίου για τον πολλαπλασιασμό των τριχοθυλακίων συνολικά. Όμως, ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων που συνθέτουν το τριχοθυλάκιο είναι μόνο ένα βήμα στη δημιουργία ενός νέου τεχνητού τριχοθυλακίου. Τα κύτταρα πρέπει να «συναρμολογηθούν» με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργηθεί ένα λειτουργικό τεχνητό τριχοθυλάκιο.

Και αυτό είναι για την ώρα είναι αδύνατον!

Η εξέλιξη της Ρομποτικής στη μεταμόσχευση μαλλιών και η προσπάθεια 3D εκτύπωσης τεχνητών τριχοθυλακίων!

Μια ομάδα ερευνητών του Πανεπιστήμιου της Κολούμπια προσπάθησε να δημιουργήσει τεχνητά τριχοθυλάκια με τη χρήση της ρομποτικής για μεταμοσχεύσεις μαλλιών, χρησιμοποιώντας έναν 3D εκτυπωτή. Στο παρελθόν είχαν γίνει προσπάθειες να «εκτυπωθούν» λειτουργικά τριχοθυλάκια από ζωντανό ιστό, οι οποίες όμως απέτυχαν παταγωδώς. Η τρισδιάστατη εκτύπωση ενός τεχνητού τριχοθυλακίου θα πρέπει να βασίζεται στην αρχή ότι όλα αυτά τα εξειδικευμένα κύτταρα, τα οποία σχηματίζουν το τριχοθυλάκιο, όπως τα αιμοφόρα αγγεία και όλες οι απαραίτητες δομές, συναρμολογούνται τρισδιάστατα. Με τρόπο τέτοιο ώστε να παραμένουν τα μεμονωμένα κύτταρα και οι ιστοί στη θέση τους. Ώστε να μπορούν να παράγουν τρίχες οι οποίες δεν θα φυτρώνουν άναρχα και ακανόνιστα.

Ρομποτική και μεταμόσχευση μαλλιών και η δημιουργία τεχνητών τριχοθυλακίωνΠροσπαθώντας να λύσουν αυτό το πρόβλημα, δηλαδή, να παραχθούν τεχνητά τριχοθυλάκια που και θα παραμείνουν σταθερά στη χωροταξική τους διάταξη και θα παράγουν τρίχες των οποίων η κατεύθυνση της ανάπτυξης τους να μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια (ώστε να φυτρώνουν προς τα .. έξω και όχι προς τα μέσα και να μην είναι κατσαρά, κοντά και με διαφορετικό χρώμα μεταξύ τους!), η ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Κολούμπια προχώρησε στην 3D εκτύπωση ενός καλουπιού από μια εύκαμπτη υδρογέλη, ώστε να μπορέσουν εκεί να καλλιεργήσουν τα τριχοθυλάκια.

Το ικρίωμα (καλούπι) αυτό σχεδιάστηκε ώστε να αναπαράγει ένα φυσικό μικρο-περιβάλλον που διεγείρει την ανάπτυξη του τριχοθυλακίου. Αυτό το καλούπι έχει πολύ λεπτές μικρές κορυφές, πλάτους μισού χιλιοστού, μέσα στις οποίες καλλιεργούνται τα κύτταρα. Η ομάδα εξηγεί ότι έβαλαν κύτταρα τριχοθυλακίων γύρω από αυτές τις κορυφές, κερατινοκύτταρα και διάφορα κοκτέιλ αυξητικών παραγόντων. Μετά από περίοδο καλλιέργειας τριών εβδομάδων, κάποιες τριχούλες άρχισαν να αναπτύσσονται. «Μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα είδος μαλλιών, δηλαδή ένα δίκτυο μαλλιών που έχει σχεδιαστεί σωστά και διαμορφωθεί έτσι ώστε να μπορεί να μεταμοσχευθεί στο κρανίο του ασθενούς».

Η αλήθεια είναι ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται ήδη και είναι αρωγός σε διάφορους τομείς της ιατρικής. Η ικανότητα να χρησιμοποιούνται τρισδιάστατα εκτυπωμένα μοντέλα για τον προεγχειρητικό σχεδιασμό βελτιώνει την έκβαση των ασθενών επιτρέποντας δοκιμές της διαδικασίας! Επίσης επιτρέπουν την άριστη επικοινωνία μεταξύ των ιατρών και χειρουργικών ομάδων, γεγονός ιδιαίτερα χρήσιμο σε πολυ-επιστημονικές περιπτώσεις.

Οι 3D εκτυπώσεις είναι επίσης χρήσιμες για την επικοινωνία με τους φοιτητές. Σύνθετες δισδιάστατες φωτογραφίες μπορούν να μετατραπούν σε εύκολα κατανοητά τρισδιάστατα μοντέλα που μπορούν εύκολα να κρατιούνται και να χειρίζονται για μία καλύτερη κατανόηση της ανατομίας. Το 3D printing έχει αλλάξει τα ιατρικά δεδομένα και όσον αφορά τα τεχνητά μέλη. Τα τεχνητά μέλη γίνονται απόλυτα customized, σχεδιάζονται πάνω στον ασθενή και προσομοιάζουν σε κάθε μυ. Επίσης η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή βοηθημάτων ακοής και στην οδοντιατρική.

Τέλος χρησιμοποιείται στη δημιουργία βιολογικά ενεργών εμφυτευμάτων για κρανιοπροσωπική ανακατασκευή. Ακόμα όμως η κλινική κατασκευή βιολογικά ενεργών σύνθετων δομών, όπως ο λειτουργικός ιστός των σκελετικών μυών ή του ήπατος, βρίσκεται σε εμβρυακό στάδιο.

Τι ισχύει όμως για την Βιοϊατρική Μηχανολογία τεχνητών τριχοθυλακίων με τη χρήση της Ρομποτικης;

Επειδή τα τριχοθυλάκια είναι μικροσκοπικά, πολυάριθμα και εξυπηρετούν μια λειτουργία που δεν είναι απαραίτητη για τη ζωή, η μελέτη τους έχει θεωρηθεί εσφαλμένα ως η μελέτη μιας απλής δομής. Αυτή η υποτιθέμενη απλότητα είναι, όμως, εξαιρετικά παραπλανητική. Στην πραγματικότητα, το τριχοθυλάκιο είναι εξαιρετικά σύνθετο και πολυκύτταρο ΟΡΓΑΝΟ! Εμφανίζει, βιολογική πολυπλοκότητα μεγαλύτερων οργάνων ζωτικής σημασίας. Τα επιστημονικά ερωτήματα και τα εμπόδια που πρέπει να υπερνικηθούν για να δημιουργηθεί ένα τεχνητό τριχοθυλάκιο μέσω της βιοϊατρικής μηχανολογίας δεν υστερούν από τις προκλήσεις και τα εμπόδια που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές προκειμένου να κατασκευαστούν άλλοι ιστοί και όργανα.

Χρήση Ρομποτικής και δημιουργία τεχνητών τριχοθυλακίων στη μεταμόσχευση μαλλιώνΤο τριχοθυλάκιο είναι το μοναδικό όργανο στο σώμα των θηλαστικών με την ιδιότητα να αυτο-αναγεννάται σε κάθε κύκλο ζωής του.

Σε κάθε νέο κύκλο το κατώτερο τμήμα του τριχοθυλακίου ανασχηματίζεται έπειτα από την αλληλεπίδραση των επιθηλιακών βλαστοκυττάρων της περιοχής διόγκωσης με τα παρακείμενα μεσεγχυματικής προέλευσης κύτταρα χοριακής θηλής.

Η μορφογένεση των τριχοθυλακίων εξελίσσεται λοιπόν μέσω μιας αλληλουχίας μοριακών σημάτων μεταξύ των κυττάρων του εμβρυϊκού εκτοδέρματος και του υποκείμενου μεσεγχύματος. Αυτοί οι δύο τύποι κυττάρων αλληλεπιδρούν περαιτέρω μέσω της αμοιβαίας σηματοδότησης που έχει ως αποτέλεσμα την ωρίμανση του τριχοθυλακίου. Τέλος, υπάρχουν έξι κύρια μορφογενετικά μοριακά συγγενή συστήματα για την ανάπτυξη και τον κύκλο ζωής του τριχοθυλακίου: fibroblast growth factor (FGF), transforming growth factor (TGF)-beta, sonic hedgehog, Wingless or Wnt pathway, οι οικογένειες γονιδίων neurotrophins και homeobox.

Είναι προφανές πως η ενορχήστρωση της δράσης των παραπάνω μορίων και διαδικασιών είναι εξαιρετικά πολύπλοκη και ευαίσθητη και, αδύνατον να αναπαραχθεί τεχνητά.

Τι τεχνητό τριχοθυλάκιο θα θέλαμε να «κατασκευάσουμε» με τη χρήση της Ρομποτικής για επιτυχής μεταμόσχευση μαλλιών;

Τα τεχνητά τριχοθυλάκια που θα παραχθούν μέσω της τριχοθυλακιονεογένεσης (folliculoneogenesis) πρέπει να πληρούν ορισμένες βασικές ανατομικές και φυσιολογικές λειτουργίες:

  1. Το εγγύς άκρο των εξαρτημάτων πρέπει να παρουσιάζει μορφή τριχοθυλακίου, με το επιθηλιακό τμήμα να εξέρχεται από το περιφερικό άκρο του τριχοθυλακίου και τη χοριακή θηλή να ανευρίσκεται στη βάση του τριχοθυλακίου.
  2. Τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα πρέπει να βρίσκονται προς την εγγύς άκρη (proximally) και τα διαφοροποιημένα κύτταρα εν τω βάθει (distally). Παρουσιάζοντας έναν proximal-distal τρόπο ανάπτυξης.
  3. Το τεχνητό τριχοθυλάκιο πρέπει να αποτελείται από ομόκεντρα στρώματα με έξω και έσω επιθηλιακό χιτώνα, φλοιό και μυελό.
  4. Το προϊόν του τριχοθυλακίου, δηλαδή το στέλεχος της τρίχας, πρέπει να αποτελεί μια μοναδική μοριακή κατασκευή.
  5. Κάθε τεχνητό τριχοθυλάκιο πρέπει να συνδέεται με ένα σμηγματογόνο αδένα.
  6. Κάθε τριχοθυλάκιο πρέπει να έχει τη δυνατότητα απόπτωσης του παλιού στελέχους τρίχας, διατηρώντας παράλληλα βλαστοκύτταρα και κύτταρα βολβού για τον επόμενο κύκλο.
  7. Εγγενής στο τεχνητό τριχοθυλάκιο πρέπει να είναι η ικανότητα αναγέννησης ενός νέου τριχικού στελέχους, μέσω επαναλαμβανόμενων κύκλων ζωής του τριχοθυλακίου.

Έτσι, προκειμένου να είναι αποδεκτό ένα προϊόν βιοϊατρικής μηχανολογίας που μπορούμε επάξια να ονομάσουμε «τριχοθυλάκιο», τα προαναφερθέντα κριτήρια πρέπει να πληρούνται.

Αποτυχία σε οποιοδήποτε από αυτά τα στάδια θα οδηγήσει σε ελαττωματικές δομές τριχοθυλακίων, με αποτέλεσμα τον ελλιπή σχηματισμό τριχοθυλακίων.

Οι μέχρι τώρα προσπάθειες καλλιέργειας των τεχνητών τριχοθυλακίων έχουν δείξει ότι η κατασκευή ενός λειτουργικού και βιώσιμου τριχοθυλακίου δεν είναι καθόλου απλή! Μάλλον φαίνεται αδύνατη η συγκεκριμένη χρήση της ρομποτικής στη μεταμόσχευση μαλλιών ακόμα και σε ορίζοντα δεκαετιών.

Στη Φύση χρειάστηκαν εκατομμύρια έτη για να εξελιχθούν τα τριχοθυλάκια! Θα απαιτηθούν εξίσου από την ανθρώπινη επιστήμη πολλά χρόνια για να κατανοήσει πώς να κατασκευάσει τεχνητά τριχοθυλάκια με οργανωμένη αρχιτεκτονική, διαφοροποίηση των τριχών και σωστή χωροταξική διάταξη, καθώς και με την ιδιότητα να αναγεννώνται κυκλικά. Το πιο σημαντικό όμως είναι το εξής:

Η ομορφιά των ανθρώπινων μαλλιών έγκειται στη λάμψη, στο χρώμα, στην ανθεκτικότητα, στη συμμετρία, στη γεωμετρία της κατανομής, αλλά ειδικότερα στην ευθυγράμμιση των τριχών μεταξύ τους.

Με τα στοιχεία που έχουμε μέχρι τώρα από τις πιο επιτυχημένες προσπάθειες τριχοθυλακιονεογένεσης, το πιο πιθανό είναι να καταλήξει κανείς με μερικές ασύμμετρες, υπερβολικά κατσαρές, τυχαία παραταγμένες τρίχες!  Θα μοιάζουν περισσότερο με τρίχες… όσχεου παρά με ίσια, φυσικά, πυκνά, λαμπερά μαλλιά.

Οι μελλοντικές προσπάθειες πρέπει να επικεντρώνονται στην ανάπτυξη των πιο ρεαλιστικών και αισθητικά αποδεκτών μοντέλων! Οι οποίες  θα μπορούν να μεταφραστούν κλινικά σε θεραπείες των αλωπεκιών, της τριχόπτωσης και άλλων διαταραχών των μαλλιών. Καθώς επίσης να επικεντρωθεί και στη μείωση κάθε είδους “κόστους” της μεταμόσχευσης μαλλιών!

Αφήστε Ένα Σχόλιο

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.