Pionir Pleno, Bagian I: Saat Bertemu Teknik dan Endokrinologi

 


ENDO_2021_4C

Pada ENDO 2021, pertama kalinya konferensi tahunan Perkumpulan Endokrin menjadi serba virtual, Pleno Kepresidenan langsung pada tanggal 20 Maret akan menampilkan sepasang presentasi tentang perkembangan terbaru dalam teknik jaringan dasar. Endocrine News berbicara dengan Andrés J. Garcia, PhD, tentang sesinya, “Hidrogel Sintetis sebagai Relung Terekayasa dalam Pengobatan Regeneratif”.

Berlangsung 20–23 Maret 2021, ENDO 2021 menawarkan lebih dari 70 sesi langsung selain 70 sesi lainnya sesuai permintaan melalui platform digital canggih yang juga mengakomodasi interaktivitas di antara peserta dan peluang jaringan.

Satu sesi langsung yang tidak ingin Anda lewatkan adalah “Dampak Rekayasa Jaringan Dasar dan Biologi Dasar GPCR dalam Terapi yang Sedang Berkembang,” pleno presiden pada 20 Maret, dari pukul 11.00 hingga 12.00.

Terdiri dari dua pembicaraan, pleno ini menampilkan kemajuan perintis dalam terapi dengan “Hidrogel Sintetis sebagai Relung Terekayasa dalam Pengobatan Regeneratif,” oleh Andrés J. García, PhD, direktur eksekutif, Institut Parker H. Petit untuk Bioteknologi dan Biosains dan Sekolah George W. Woodruff Profesor Bupati Teknik Mesin di Institut Teknologi Georgia di Atlanta, Ga., Dan “Wawasan Struktural ke Aktivasi Reseptor Gabungan Protein G: Implikasi untuk Penemuan Obat,” oleh Brian Kobilka, MD, profesor dan ketua fisiologi molekuler dan seluler di Fakultas Kedokteran Universitas Stanford, Stanford, California, dan penerima bersama Hadiah Nobel Kimia 2012 untuk karyanya dengan GPCR.

Di bagian pertama dari rangkaian artikel dua bagian yang menyoroti sesi pleno ini, Berita Endokrin berbicara dengan Garcia tentang penelitiannya, apa artinya untuk terapi di masa depan, dan apa yang dapat diharapkan peserta dari sesinya.

  • Hidrogel adalah bahan yang sangat lembut, seperti gelatin yang terdiri dari sekitar 95% air dan sekitar 5% polietilen glikol dan jaringan polimer ikatan silang yang terdefinisi penuh yang dapat direkayasa untuk meniru matriks ekstraseluler.
  • Meskipun hydro gel memiliki aplikasi kosmetik yang jelas, diharapkan dapat direkayasa untuk mengatasi penyakit manusia.
  • Sejauh ini, studi tentang hidrogel sangat berhasil pada model hewan, yang diharapkan para peneliti akan berkembang menjadi kemungkinan uji coba pada manusia di beberapa titik pada tahun 2021.

Rekayasa Jaringan: Teknologi Biomaterial untuk Mengatasi Keterbatasan Klinis

“Lab saya mengembangkan biomaterial untuk pengobatan regeneratif,” kata Andrés J. García, PhD. Menantikan debutnya di sebuah ENDO Dalam konferensi tersebut, ia menjelaskan bahwa pekerjaannya sebagai seorang insinyur bersinggungan dengan bidang endokrinologi dalam merancang bahan yang dapat dikirim ke tubuh untuk perbaikan jaringan.

“Saya akan mempresentasikan pekerjaan kami dengan hidrogel sintetis, yang sepenuhnya ditentukan, jaringan polimer ikatan silang,” katanya. Bahan yang sangat lembut seperti gelatin ini terdiri dari sekitar 95% air dan sekitar 5% polietilen glikol. “Kami merekayasa hidrogel untuk meniru matriks ekstraseluler —bahan normal dalam tubuh.”

“Hidrogel telah menghasilkan banyak kegembiraan karena bahan kami sepenuhnya ditentukan, dan bersifat sintetis kimiawi,” kata García. “Jadi, saat kami beralih ke terjemahan klinis ke dalam manusia – kami belum sampai di sana, tapi kami sedang bergerak ke arah itu – baik dari sudut pandang regulasi dan pertimbangan keselamatan terkait serta dari sudut pandang manufaktur dan skalabilitas, sifat sintetis ini lebih disukai daripada ekstrak yang berasal dari mayat manusia atau hewan. “ – Andrés J. García, PhD, direktur eksekutif, Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience dan George W. Woodruff School of Mechanical Engineering Regents 'Professor di Georgia Institute of Technology di Atlanta, Ga.

Matriks buatan dapat dirancang untuk aplikasi yang berbeda, misalnya, untuk memberikan pulau pankreas kepada pasien diabetes untuk mencapai kontrol metabolik yang lebih baik, atau untuk digabungkan dengan organoid usus dalam kultur untuk transplantasi dan pencangkokan ke dalam luka usus. Aplikasi potensial, memang, mungkin tidak terbatas.

“Hidrogel telah menghasilkan banyak kegembiraan karena bahan kami sepenuhnya ditentukan, dan bersifat sintetis kimiawi,” kata García. “Jadi, saat kami beralih ke terjemahan klinis ke dalam manusia – kami belum sampai di sana, tapi kami sedang bergerak ke arah itu – baik dari sudut pandang regulasi dan pertimbangan keselamatan terkait serta dari sudut pandang manufaktur dan skalabilitas, sifat sintetis ini lebih disukai daripada ekstrak mayat manusia atau hewan. Itu lebih bervariasi dari lot ke lot dan dari sampel ke sampel, sedangkan dengan bahan sintetik, kita tahu persis cara membuatnya dan dengan karakteristik apa. Kami bisa membangun kontrol kualitas yang sangat baik, ”lanjutnya.

Secanggih teknologi yang berkembang ini, García menyamakan bahan hidrogel dengan jaring ikan sederhana, dengan tali yang membentuk jaring mirip dengan rantai silang molekul polimer dan ruang terbuka jaring mirip dengan jaring. celah dari keseluruhan matriks. “Seperti halnya jaring ikan, mayoritas adalah air atau ruang terbuka, dan tulang punggung jaring ikan yang sebenarnya hanya membutuhkan sedikit ruang. Beginilah hidrogel ini terlihat secara molekuler, ”jelasnya.

Selain itu, polietilen glikol digunakan di perangkat lain yang disetujui Makanan dan Obat AS. “Ada rekam jejak keamanan yang panjang dalam menggunakan bahan ini, lalu kami menambahkan fungsionalitas padanya. Misalnya, kita dapat menambahkan peptida adhesi yang diturunkan dari matriks normal yang dikenali dan dapat dipatuhi oleh sel. Kami juga dapat menambahkan sinyal biologis lain yang pada dasarnya untuk berkomunikasi dengan sel atau dengan lingkungan kekebalan tubuh inang, ”kata García.

Sistem pengirimannya sama cerdiknya dengan bagian lain dari perusahaan ini dan dengan sendirinya memberikan keuntungan khusus. “Kita bisa meletakkan bahan kita di blok pra-tes, dan kita bisa memformulasikan bahan dalam pembawa yang bisa diinjeksi jadi itu dalam bentuk cair dan disuntikkan melalui jarum atau kateter. Saat mencapai situs yang kita inginkan, itu akan menjadi padat dan terlokalisasi di sana. Jadi, kami memiliki banyak kendali dalam hal bagaimana kami membuat material, urutan biologis apa yang ingin kami tambahkan ke material, dan bagaimana material tersebut terdegradasi, dan Anda tidak dapat melakukannya dengan material turunan alami, ”kata García.

Batu Tulis Kosong yang Mudah Disesuaikan

Sifat hidrogel sebagai “batu tulis kosong” yang dapat disesuaikan dengan sejumlah sifat biokimia dan biofisik untuk mencapai fungsi yang ditargetkan sebagai kegunaan utamanya. Mereka juga sangat cocok dengan lingkungan mikro sel manusia, yang juga sebagian besar adalah air. Tapi mereka tidak bisa memperbaiki semuanya – setidaknya belum. “Batasannya relatif lunak. Jika kebutuhan mekanis dalam tubuh sangat tinggi, bahan ini tidak akan bekerja dengan baik. Kami tidak dapat menggunakannya untuk menggantikan tulang atau tulang rawan di lutut, misalnya; materi ini akan hancur, ”García menjelaskan.

Meski demikian, dia tidak gentar. “Sebagai seorang insinyur, saya adalah pemecah masalah dan saya senang menghadiri konferensi ini dan berbicara dengan dokter dan ilmuwan dasar lainnya untuk mempelajari masalah apa yang mereka hadapi, dan biasanya bersama-sama kita dapat mengidentifikasi solusi atau cara potensial untuk mengatasi masalah tersebut. ”

“Beberapa dari proyek yang lebih maju sekarang dalam penelitian hewan besar dan menunjukkan hasil yang sangat positif. Salah satunya kemungkinan akan menjadi yang pertama dalam penelitian manusia tahun depan. Ada banyak potensi di sana, dan kami sedang mengerjakan tahapan yang berbeda untuk melihat cara kerjanya. “ – Andrés J. García, PhD, direktur eksekutif, Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience dan George W. Woodruff School of Mechanical Engineering Regents 'Professor di Georgia Institute of Technology di Atlanta, Ga.

Lab García bukan satu-satunya lab yang akan bekerja dengan hidrogel, tetapi mereka mungkin akan segera keluar dari tahap bukti prinsip dengan beberapa aplikasi. “Dalam jalur pipa kami, beberapa proyek yang lebih maju sekarang dalam studi hewan besar dan menunjukkan hasil yang sangat positif. Salah satunya kemungkinan akan menjadi yang pertama dalam penelitian manusia tahun depan. Ada banyak potensi di sana, dan kami sedang mengerjakan tahapan yang berbeda untuk melihat cara kerjanya. “

Meskipun hidrogel memiliki implikasi yang jelas untuk aplikasi kosmetik (misalnya, menumbuhkan rambut, mengisi kerutan), García dan tim berkomitmen untuk menemukan solusi untuk mengatasi penyakit manusia.

Horvath adalah seorang penulis lepas yang tinggal di Baltimore, Md. Dalam December Endocrine News dia menulis tentang rekomendasi dari editor jurnal Endocrine Society tentang penemuan ilmiah tahun 2020 yang paling menonjol di bidang endokrinologi.

Bagian II dari seri “Perintis Paripurna” akan muncul pada edisi Maret 2021 Berita Endokrin.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *