Yhdysvaltalainen näyttelijä Christopher Reeve tuli 1980-luvulla laajalti tunnetuksi roolistaan Teräsmiehenä, joka pelasti maailman lukemattomilta roistoilta. Todellisessa maailmassa Reeve joutui taistelemaan aivan toisenlaista vaaraa vastaan.
Vuonna 1995 sattuneessa ratsastusonnettomuudessa Reeve halvaantui kaulasta alaspäin ja joutui viettämään lopun elämäänsä sängyssä ja pyörätuolissa. Halvauksen vuoksi hänelle kehittyi eri puolille kehoa valtavia paine- eli makuuhaavoja, kun kehon paino puristi ihon pienet verisuonet tukkoon ja ihokudosta kuoli.
Lokakuun 10. päivänä 2004 Reeven elimistö antoi periksi. Avoimista makuuhaavoista elimistöön päässeet bakteerit aiheuttivat verenmyrkytyksen ja levisivät verenkierrossa sisäelimiin.
Tulehdusta yritettiin suitsia antibiooteilla tuloksetta. Loppujen lopuksi tilanne kehittyi niin pahaksi, että näyttelijän sydän lakkasi lyömästä.
Näyttelijä Christopher Reeve loukkaantui ratsastusonnettomuudessa vuonna 1995. Selkärangan murtuman vuoksi hän halvaantui kaulasta alaspäin.
Reeve ei ole suinkaan ainoa, joka on joutunut kamppailemaan kroonisia haavaumia vastaan huonoin tuloksin. Tieteellisen Wound Repair and Regeneration -lehden mukaan pelkästään Yhdysvalloissa kroonisista haavoista kärsii seitsemän miljoonaa ihmistä.
Peräti 28 prosenttia potilaista menehtyy kahden vuoden kuluessa haavoihin liittyviin sairauksiin ja komplikaatioihin. Kroonisista haavoista kärsivien arvioidaan muodostavan teollisuusmaissa sairaanhoitojärjestelmän kustannuksista jopa kuusi prosenttia, mikä merkitsee vuosittain yli 44 miljardin euron kuluja.
Yhdysvaltalaisen Wake Forestin regeneratiivisen lääketieteen tutkimuslaitoksen ansiosta apua voi olla luvassa piakkoinkin.
Tutkimuslaitoksessa on nimittäin kehitetty uudentyyppinen biotulostin, joka kykenee tulostamaan kaksi ihokerrosta suoraan sairaalasängyssä makaavan potilaan haavaan. Nopea hoito voi ratkaista, kuinka sukkelaan ja hyvin haavat paranevat, ja joissain tapauksissa se voi merkitä myös potilaan hengen pelastumista.
Biotulostimen suuttimet liikkuvat tarkkaan määrättyjä ratoja haavan yllä ja ruiskuttavat eri solutyyppejä haavan syvyyden mukaan.
Kehon panssari torjuu viholliset
Iho on elintärkeä elin, koska se muodostaa luonnollisen esteen viruksia, bakteereja, kylmää, kuumaa ja muita ulkoisia uhkia vastaan ja suojaa siten verenkiertoa ja sisäelimiä. Jos yhteen tai useampaan ihokerrokseen tulee reikä, elimistö joutuu vaaraan.
Toisin kuin muilla elimillä iholla on kuitenkin ainutlaatuinen kyky korjata itsensä.
Korjausprosessin käynnistävät immuunijärjestelmän valkosolut, joita saapuu haava-alueelle verenkierron mukana jo muutamassa tunnissa. Ne erittävät aineita, jotka edistävät haavojen paranemista. Miljoonilla ihmisillä eri puolilla maailmaa ihon oma korjaussarja ei kuitenkaan toimi kovin nopeasti eikä tehokkaasti edes pinnallisten haavojen sattuessa.
Ikääntymisen myötä ihon kyky parantaa haavoja vähenee. Se johtuu muun muassa siitä, että verenkierto heikkenee ja iho ei kestä kulutusta entiseen tapaan. Selvitysten mukaan yhdellä sadasta yli 65-vuotiaasta miehestä ja naisesta on kroonisia haavoja. Osuus on nelinkertainen verrattuna alle 65-vuotiaaseen väestöön.
Suurimman paine- ja säärihaavoista ja muista kroonisista haavoista kärsivän ryhmän muodostavat kuitenkin diabetespotilaat.
Diabetes aiheuttaa puolet kaikista ala-raajojen amputaatioista
Vaikka kroonisille haavoille on monta erilaista syytä, yksi merkittävimmistä on diabetes. Maailmassa suoritetaan amputaatio joka 30. sekunti. Tutkimusten mukaan diabeteksesta johtuvat krooniset haavaumat aiheuttavat 50–70 prosenttia kaikista alaraajan amputaatioista. Se saattaa johtua siitä, että diabetes voi aiheuttaa hermotulehduksen, joka sinällään jo kasvattaa vammautumisriskiä, koska se tuhoaa raajasta tuntoaistin kokonaan tai osittain. Toinen syy on se, että diabetes heikentää usein verenkiertoa raajoissa, mikä hidastaa haavojen paranemista. Heikentyneen verenkierron vuoksi immuunijärjestelmän valkosoluilla, jotka yleensä edistävät paranemista tuottamalla kasvutekijöitä, on huonommat mahdollisuudet päästä haava-alueelle.
Terveen henkilön haava
Immuunijärjestelmän valkosoluja tulee haava-alueelle muutaman tunnin kuluessa. Ne tuottavat niin sanottuja kasvutekijöitä, jotka edistävät paranemista.
Diabetesta sairastavan henkilön haava
Normaalia huonomman verenkierron vuoksi valkosoluja tulee haava-alueelle hitaammin ja niitä on vähemmän. Siten myös paranemista edistäviä kasvutekijöitä syntyy vähemmän.
Diabetesta sairastavilla on yleistä raajojen verenkierron heikkeneminen ja ääreishermoston rappeutuminen eli polyneuropatia, joka aiheuttaa tuntopuutosta.
Tutkimusten mukaan diabeteksesta johtuvat haavat ovat syynä 50–70 prosenttiin kaikista alaraajan amputaatioista.
Suurta lukua voidaan toivottavasti tulevaisuudessa pienentää uudella biotulostimella. Tulostin on niin pienikokoinen, että se mahtuu sairaalavuoteen viereen.
Tämä on tärkeää, sillä hoito nopeutuu ja vältytään tulehduksilta ja isoilta kudostuhoilta, kun potilaita ei tarvitse siirtää.
Skanneri kartoittaa haavan
Ennen biotulostimen käyttöä haava kartoitetaan kädessä pidettävällä 3D-laserskannerilla. Skannauksella muodostetaan eräänlainen kolmiulotteinen kartta haavan muodoista ihokerroksissa.
Kartta auttaa suuntaamaan tulostimen suuttimet oikein. Lisäksi potilaalta irrotetaan pieni pala tervettä ihoa ja eristetään siitä orvaskeden pääosan muodostavia keratinosyyttejä ja fibroblasteja, joita on valtaosa ihon keskikerroksesta, verinahasta.
Haavan muoto voidaan kartoittaa tarkkaan kädessä pidettävällä 3D-skannerilla.
Keratinosyyttien ja fibroblastien annetaan kasvaa ja jakaantua laboratoriossa petrimaljassa elatusnesteessä, joka sisältää muun muassa erilaisia aminohappoja, vitamiineja ja hormoneja.
Lopuksi kummastakin kasvatetusta solutyypistä sekoitetaan vesiliukoisen liiman kanssa biomustetta, jota voidaan tulostaa suoraan haavaan.
Wake Forestin regeneratiivisen lääketieteen tutkimuslaitoksessa haetaan parhaillaan lupaa tehdä biomusteella kliinisiä kokeita ihmisillä. Toistaiseksi ihon biotulostusta on kokeiltu vasta hiirillä ja sioilla, mutta tulokset ovat olleet hyviä.
Jo kolme viikkoa tulostuksen jälkeen haavoja on peittänyt ohut ihokerros. Tulosta on syntynyt siten kaksi viikkoa nopeammin kuin ihonsiirrosta toipuminen olisi kestänyt.
Laser mittaa haavan
3D-skannauksella saadaan selville haavan tarkka syvyys, leveys ja laajuus. Mittaustulosten perusteella ohjataan tulostimen suuttimia tulostuksen aikana.
Ihon biotulostuksen toinen etu on se, että siinä käytetään potilaan omia ihosoluja.
Isoissa ja vaikeissa haavoissa, joissa on jouduttu käyttämään luovuttajalta saatua ihoa, riskinä on ollut se, että potilaan immuunijärjestelmä on saattanut ruveta hylkimään siirrettä vieraana.
Ihonsiirtopotilaat ovat tästä syystä voineet joutua nauttimaan immuunijärjestelmän toimintaa hillitsevää lääkettä. Biotulostuspotilaiden ei tarvitse turvautua siihen. Lisäksi heidän ei myöskään tarvitse odottaa luovuttajaa.
Vaikka vaikeat paine- ja säärihaavat saataisiin yhdysvaltalaiskeksinnöllä pian kuriin, kehitys ei pysähdy tähän.
Wake Forestin regeneratiivisen lääketieteen tutkimuslaitoksessa biotulostimia kehittää ja testaa yli 300 tutkijaa. Tulevaisuudessa niillä voidaan ehkä tulostaa myös toimivia sydämiä, munuaisia ja muita elimiä.
Potilaan omat solut muuttuvat biomusteeksi
Tutkijat eristävät kahta eri solutyyppiä
Potilaan terveestä ihosta leikataan pala, josta voidaan eristää ihon ylimmän kerroksen ja keskikerroksen soluja, keratinosyyttejä ja fibroblasteja.
Ihosolut kylpevät kasvukoktailissa
Eristetyt solut laitetaan petrimaljaan väkevään elatusnesteeseen. Se sisältää muun muassa hormoneja ja aminohappoja, jotka saavat solut kasvamaan kokoa ja jakautumaan runsaasti.
Solut ja vesiliukoinen liima sekoitetaan
Elatusnesteessä kasvaneet ihosolut sekoitetaan hydrogeeliksi kutsuttuun vesiliukoiseen liimaan. Hydrogeeli on biologisesti hajoavaa. Se liimaa joksikin aikaa solut kiinni toisiinsa ja toimii eräänlaisena molekyylimuottina, jossa solut voivat kasvaa ja jakautua. Hydrogeeli ja solut muodostavat biomusteen, jota pursotetaan haavaan tulostimella.
Suuttimista pursuaa solumustetta
Biomustetta annostellaan haavan eri osiin eri määriä 3D-skannauksesta saadun yksityiskohtaisen tiedon avulla. Ihon keskikerros, verinahka, täytetään fibroblasteilla, kun taas pintakerrokseen eli orvasketeen ruiskutetaan keratinosyyttejä. Hydrogeeli hajoaa solujen ympäriltä vasta sitten, kun solut ovat kasvaneet yhteen haavan peitteeksi.