Forskere og entreprenører har produsert et implantat av kollagenprotein fra grisehud som etterligner menneskets hornhinne. I en pilotstudie gjenopprettet implantatet synet hos 20 personer med en hornhinnesykdom, hvorav de fleste var blinde før prosedyren. Studien er ledet av forskere ved Linköpings universitet og LinkoCare Life Sciences AB og er publisert i tidsskriftet Nature Biotechnology. De lovende resultatene gir håp for hornhinnesvekkede og blinde om at det biokonstruerte implantatet kan være et alternativ til å transplantere donerte hornhinner, som er mangelvare i land der behovet er størst.
– Resultatene viser at det er mulig å utvikle biomaterialer som oppfyller alle kriteriene som skal brukes i implantater hos mennesker og som kan masseproduseres og lagres i inntil to år og dermed nå enda flere med synsproblemer. Dette kan omgå problemet med tilgang til donert hornhinnevev og endre måten visse øyesykdommer behandles på, sier Neil Lagali, professor ved Institutt for biomedisinske og kliniske vitenskaper ved Linköpings universitet, en av forskerne bak den aktuelle studien.
Anslagsvis 12,7 millioner mennesker i verden er blinde fordi hornhinnen, som er det ytre gjennomsiktige laget av øyet, har mistet sin funksjon. Deres eneste sjanse til å få tilbake synet er å gjennomgå en transplantasjon av en hornhinne fra en menneskelig donor. Men bare én av 70 pasienter får en transplantasjon. I tillegg bor flertallet av dem som trenger hornhinnetransplantasjoner i lav- til mellominntektsland, hvor tilgangen til behandlingen er svært begrenset.
– Fokus i arbeidet vårt har vært å konstruere et trygt og effektivt implantat, sier Mehrdad Rafat, forskeren og entreprenøren som har designet og utviklet implantatet. Han er adjungert universitetslektor ved Institutt for medisinsk teknologi ved Linköpings universitet og grunnlegger av selskapet LinkoCare Life Sciences AB, som er ansvarlig for produksjon og sertifisering av biomaterialet som brukes i studien.
– Vi har anstrengt oss for at det vi utvikler skal være tilgjengelig og til en overkommelig pris for alle. Dette er ikke bare for folk med god økonomi, men denne teknologien kan brukes i alle deler av verden, sier Mehrdad Rafat.
Hornhinnen består for det meste av proteinet kollagen. For å produsere et alternativ til menneskelige hornhinner brukte forskerne derfor kollagenmolekyler fra grisehud som var renset og produsert under de strenge betingelsene som kreves for bruk hos mennesker. Svineskinnet som brukes er et biprodukt fra næringsmiddelindustrien, noe som gjør det enkelt å få tak i og økonomisk gunstig. Gjennom en prosess bygger forskerne sammen de løselige kollagenmolekylene og stabiliserer materialet slik at det tåler håndtering og å bli satt inn i øyet. Mens donerte hornhinner må brukes innen to uker, kan biomaterialet lagres i opptil to år.
Forskerne har også utviklet en ny minimalt invasiv kirurgisk metode for å behandle sykdommen keratokonus, hvor hornhinnen tynnes så mye at det kan føre til blindhet. I dag fjernes pasientens hornhinne kirurgisk og erstattes av en donert hornhinne som sys på plass. Prosedyren utføres kun på større akademiske sykehus.
– En mindre invasiv metode vil kunne brukes flere steder og derfor hjelpe flere. Med vår metode slipper kirurgen å fjerne pasientens eget vev. I stedet lages et lite kutt som implantatet settes inn i den eksisterende hornhinnen, sier Neil Lagali, som leder forskerteamet som utviklet operasjonsmetoden.
Med den nye operasjonsmetoden er det ikke nødvendig med sting. Snittet i hornhinnen kan gjøres med høy presisjon ved hjelp av en avansert laser, men om nødvendig også for hånd med enklere kirurgiske instrumenter. Metoden ble først testet på griser, og metoden ble funnet å være enklere og potensielt sikrere enn konvensjonell hornhinnetransplantasjon.
Metoden ble overført til kirurger i Iran og India, to områder hvor mange av befolkningen er hornhinnerelatert synshemmede eller blinde, men hvor mangelen på donerte hornhinner er stor. Den kliniske pilotstudien involverte tjue personer som var blitt blinde eller var på nippet til å miste synet på grunn av keratokonus og fikk satt inn det biokonstruerte implantatet. Operasjonene var fri for komplikasjoner, vevet grodde raskt og åtte ukers behandling med immundempende medikamenter var tilstrekkelig for å hindre avstøting av implantatet. Ved konvensjonell hornhinnetransplantasjon gis medisiner i flere år. Pasientene ble fulgt i to år og i løpet av den tiden ble det ikke registrert komplikasjoner.
Hensikten med den kliniske pilotstudien var å undersøke om implantatet er trygt å bruke. Effekten av implantatet overrasket imidlertid forskerne. Hornhinnetykkelse og krumning ble gjenopprettet til normal status. På gruppenivå forbedret deltakernes syn like mye som etter hornhinnetransplantasjon med donert vev. Før operasjonen var 14 av de 20 deltakerne blinde. Etter to år var ingen av personene blinde lenger. Tre av de indiske deltakerne som var blinde før studien, fikk tilbake perfekt syn (20/20) etter operasjonen.
Før det kan bli aktuelt å bruke implantatet i helsevesenet, trengs en større klinisk studie. Forskerne ønsker også å studere om teknologien kan brukes til å behandle flere sykdomstilstander i øyet, og hvordan implantatet kan tilpasses den enkelte for enda bedre effekt.
LinkoCare Sciences AB er ansvarlig for produksjon, sertifisering, pakking og sterilisering av biomaterialet i studien med støtte fra Care Group India og har betalt for produksjon, prekliniske og kliniske tester. Ellers er studiet finansiert med støtte fra blant annet European Union Horizon 2020 Programme, ALF-midler fra Linköpings Universitet og Region Östergötland. Bidragsyterne har ikke deltatt i utformingen eller gjennomføringen av forskningen. Mehrdad Rafat har patent gjennom LinkoCare AB og sitter i selskapets styre. En annen av studiens medforfattere (Shideh Tabe) sitter i selskapets styre.
Artikkelen: Bioengineered corneal tissue for minimally invasive vision restoration in advanced keratoconus in two clinical cohorts, Mehrdad Rafat, Mahmoud Jabbarvand, Namrata Sharma, Maria Xeroudaki, Shideh Tabe, Raha Omrani, Muthukumar Thangavelu, Anthony Mukwaya, Per Fagerholm, Anton Lennikov, Farshad Askarizadeh och Neil Lagali, Nature Biotechnology, publisert online 11. august 2022, doi: 10.1038/s41587-022-01408-w
Kilde: Linköpings universitet, LiU, Sverige
Bilde: Forskerne har utviklet en ny minimalt invasiv kirurgisk metode, der implantatet settes inn i den eksisterende hornhinnen gjennom et lite snitt. Snittet kan gjøres med en avansert laser. Foto: Thor Balkhed/Linköpings universitet