Nyt håb for behandling af kranieskader: Immunceller styrker kunstige implantater

Når en patient mister dele af kraniet efter en ulykke, bruger kirurger ofte et stykke af patientens egen kranieknogle til at reparere skaden.

Det er en effektiv, men krævende løsning med risiko for komplikationer.

Derfor har forskere i mange år ledt efter kunstige materialer, som kroppen kan acceptere og integrere naturligt i behandling af kranieskader.

Ét af de mest lovende materialer er polycaprolacton (PCL) – en plastiklignende substans, der langsomt opløses i kroppen. Men indtil nu har man troet, at kroppens immunforsvar modarbejdede integrationen.

I et nyt studie viser forskere fra Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet og Klinisk Institut på Aalborg Universitet, at dette billede skal nuanceres.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Frontiers in Immunology, og gennem avancerede analyser af PCL-implantater, blandt andet fra kranieoperationer i grise, har forskerne opdaget, at immunceller ikke kun forsøger at nedbryde materialet – de kan faktisk forstærke det.

”Immunceller - monocytter og T-lymfocytter - bliver hurtigt rekrutteret til implantatet og danner særlige kæmpeceller, der både reagerer med materialet og afsætter strukturer, som gør det mere robust,” forklarer klinisk lektor på Aalborg Universitet Halldór Bjarki Einarsson, som er førsteforfatter på studiet.

En dobbeltrolle for immunforsvaret

Forskerne har opdaget, at det primært er spontan hydrolyse – en kemisk proces uden cellers hjælp – der nedbryder PCL-materialet. Immuncellerne bidrager i stedet med stabilitet. De udskiller blandt andet molekyler, som danner stærke forbindelser til materialets overflade.

Resultatet er en overraskende styrkelse af implantatet i de første faser efter indsættelse, fortæller professor Thomas Vorup-Jensen fra Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet, som også står bag studiet.

"Hypotesen var, at cellerne nedbrød materialet, fordi de er et fremmedlegeme. Men vi opdagede, at immuncellerne både kan være fjende og ven. De kan bidrage til inflammation, men også til at styrke og integrere implantatet, og det er et vigtigt skifte i vores forståelse," forklarer han.

Perspektiver for fremtidens implantater

For både læger og forskere åbner studiet nye døre. Ved at forstå og målrette immunsystemets reaktion kan de måske på længere sigt udvikle implantater, der samarbejder med kroppen frem for at bekæmpes af den.

”Det giver håb om bedre, sikrere og mere holdbare løsninger til patienter med alvorlige knogleskader,” siger Thomas Vorup-Jensen.

I næste skridt ønsker forskerne at undersøge, hvordan mekanismerne foregår i mennesker eller forsøgsdyr over længere tid. Målet er at skabe en mere præcis forståelse af, hvordan hele kroppen påvirker implantaterne – og hvordan man bedst kan styre den biologiske respons.

Bag om forskningsresultatet

• Studiet er grundforskning.
• Samarbejdspartnere fra ind- og udland: AU Engineering, Vrije University Medical Center, Amsterdam, Holland og Stanford University School of Medicine, Californien, USA. 
• Arbejdet er udsprunget af det såkaldte LUNA center under AU, et tværfagligt center (The Lundbeck Foundation Nanomedicine Centre for Individualized Management of Tissue Damage and Regeneration), oprindeligt ledet af Health dekan Allan Flyvbjerg og Prof. Jørgen Kjems, iNANO). 
• Ekstern finansiering: Det Strategiske Forskningsråd.
• Læs mere i den videnskabelige artikel