Chcesz otrzymywać najnowsze wiadomości
Wydarzenia
Sztuczna kość już do wykorzystania

Z prof. dr. hab. GRAŻYNĄ GINALSKĄ – prezesem Medical Inventi Sp. z o.o. oraz kierownikiem Katedry i Zakładu Biochemii i Biotechnologii Uniwersytetu Medycznego w Lublinie – nominowaną wraz z zespołem do Nagrody Prestiżu RENOMA ROKU 2013 w kategorii WYNALAZCA za kompozyt kościozastępczy rozmawia Jerzy Byra

Prof. Grażyna Ginalska z wykształcenia jest biochemikiem, który specjalizuje się w biochemii, biologii molekularnej i biotechnologii. Naukowo zajmuje się głównie modyfikacją biomateriałów implantacyjnych czynnikami aktywnymi biologicznie z przeznaczeniem do wykorzystania w chirurgii ortopedycznej, stomatologicznej, urologicznej i naczyniowej. Największym osiągnięciem kierowanego przez nią zespołu badawczego w składzie: prof. dr hab. Grażyna Ginalska, dr Anna Belcarz, prof. dr hab. inż. Anna Ślósarczyk i mgr inż. Zofia Paszkiewicz jest wytworzenie biomateriału kościozastępczego biozgodnego i bioaktywnego wobec tkanki kostnej organizmu. Dzięki jej inicjatywie na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie powstała Medical Inventi - spółka typu spin-off, która ma doprowadzić do wdrożenia wynalazku.


JERZY BYRA
Pani profesor, trudna to będzie dla mnie rozmowa, bo na temat, którego nie ogarniam rozumem. Jak można wynaleźć coś takiego. Sztuczną kość, która zamienia się w kość prawdziwą. Zatem, proszę pozwolić, że dla rozgrzewki porozmawiamy o przyrodzie, to też temat bliski biochemii.


Prof. dr hab. GRAŻYNA GINALSKA
      To prawda. Też od przyrody zaczynałam. Od dziecka miałam z nią bezpośredni kontakt.

Wychowała się Pani na wsi.
      Urodziłam się w Zwierzyńcu, stolicy Roztocza. Mój ojciec był leśniczym i często przenoszono go do różnych nadleśnictw na Lubelszczyźnie. Tak więc cała rodzina – mama i moje dwie siostry – wyjeżdżała razem z nim. Poznałam w związku z tym bardzo piękne miejsca między innymi lasy chełmskie, puławskie, lipsko-janowskie. Miałam okazję żyć w zgodzie z naturą i w pełni rozkoszować się piękną przyrodą otaczającą leśniczówki, w których mieszkaliśmy.

Ale Pani, z zamiłowania do przyrody, nie wybrała leśnictwa, jako zawodowej drogi.
      Było brane pod uwagę. Ale w bardzo dobrym liceum im. ks. Adama Jerzego Czartoryskiego w Puławach, które ukończyłam, przesiąkłam biologią i chemią laboratoryjną. Tam nie było wykładów i pisania na tablicy. Każda osoba mogła sama wykonywać eksperymenty chemiczne i to wciągało. W rezultacie zdecydowałam się na studia z biochemii i je ukończyłam na Uniwersytecie Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie.

Nie brała Pani pod uwagę innego kierunku studiów? Puławskie liceum było wówczas przodujące pod względem poziomu nauczania. Z niego praktycznie wszyscy dostawali się na dowolne kierunki studiów.

      Brałam. Przymierzałam się do medycyny i biologii, ale mnie bardziej interesowały procesy, które zachodzą w komórkach, stąd wybór biochemii.

Którą, jak się domyślam, ukończyła Pani z wyróżnieniem.
      Z bardzo dobrym wynikiem. W efekcie, zaraz po studiach, zostałam zatrudniona na uczelni w Zakładzie Biochemii UMCS, w zespole i pod opieką prof. Jerzego Łobarzewskiego.
 
Z dyplomem biochemika i zarazem prymusa, równie dobrze mogła Pani dostać lepiej płatną pracę w przemyśle. Na pewno puławskie Azoty chętnie by Panią przyjęły.
      Być może, ale prestiż nauki był bardziej nobilitujący i mnie pociągający.

Czy od razu chodziły Pani po głowie niezwykłe odkrycia i innowacyjne wynalazki?
      We wspomnianym zespole zajmowałam się enzymami pochodzenia grzybowego i roślinnego uczestniczącymi w różnych procesach biologicznych, jako katalizatory. I co ważne, nasz profesor przydzielając nam z tym związane zadania, ciągle podkreślał, żeby to co robimy zawsze miało wymiar praktyczny. Takie podejście do naszego zespołu odbiegało od innych w tym zakładzie.

Rozumiem, że to motywowało zespół, ale czy miało przełożenie na praktyczne osiągnięcia?
      Oczywiście. Na przykład zajmowaliśmy się metabolizmem grzybów i w tym produkcją enzymów, które uczestniczyły w degradacji ligniny i celulozy. Szkoda, że nie udało się tego sprzedać. Trudnych odpadów poprodukcyjnych jest przecież sporo, można by je za pomocą tych enzymów degradować.

Brak szerszego zainteresowania pierwszym efektem pracy młodego naukowca nie zraził Pani do poszukiwania nowych rozwiązań.

      Niepowodzenia wpisane są w działalność naukową. Ja skoncentrowałam się na działaniach związanych z otrzymywaniem i oczyszczaniem enzymów oraz procesami ich unieruchamiania, czyli immobilizacją.

Pani profesor, mocno się wczuwam i próbuję zrozumieć co Pani do mnie mówi, ale proszę mieć również na uwadze, że nasi czytelnicy z recepcją tych zagadnień też mogą mieć kłopot.
      Postaram się najprościej jak można. Białka enzymatyczne w postaci związanej na matrycy (nośniku) mają dobrą aktywność, mogą być wykorzystywane wielokrotnie i nawet mogą prowadzić reakcje w środowisku niewodnym. Ta tematyka była przedmiotem mojej pracy habilitacyjnej i ze względu na aspekt aplikacyjny zwróciła uwagę na wykorzystanie procesu immobilizacji w innych niż biologia dziedzinach.

Przecież z leśnictwem Pani zerwała.

     Ale mam w rodzinie również lekarzy. W tym przypadku mój szwagier – chirurg naczyniowy – zapytał, czy nie mogłabym unieruchomić na przykład antybiotyków lub innych substancji aktywnych, które by zapobiegały infekcjom materiałów implantacyjnych np. protez naczyniowych, gdyż się zdarzają i są groźne dla pacjentów.
      No i się tym zajęłam. W rezultacie wyszło z tego kilka publikacji i dwa patenty. Szkopuł w tym, że badania były prowadzone na uniwersytecie, ale nie medycznym. Trudno więc było mi przejść z poziomu podstawowego na wyższy związany z prowadzeniem badań we współpracy z lekarzami z klinik.

Znowu niepowodzenie.
      Przeciwnie. Zaproponowano mi pracę na uniwersytecie medycznym. Propozycję przyjęłam i w 2005 roku stworzyłam nowy zakład, nowy zespół i prace ruszyły mocno do przodu.

Czy już nad kością zastępczą? Do tego w nowej roli – kierownika Katedry i Zakładu Biochemii, a później i Biotechnologii.

      Rzeczywiście w takiej roli, ale nie od razu. W tak zwanym międzyczasie moja asystentka doznała urazu kości i znalazła się na oddziale ortopedycznym. Miała więc kontakt z ortopedami, którym przekazała informację o badaniach prowadzonych przez nas. W rezultacie spotkałam się z dwoma ortopedami, którzy przedstawili mi problemy związane z materiałami kościozastępczymi. Między innymi chodziło o to, by były one bardziej poręczne chirurgicznie. Zwykle aplikowane są w postaci sypkich granulatów lub kształtek, co jest niewygodne w praktyce – trudno jest je ułożyć we właściwe miejsce i unieruchomić tak, by nie przesuwały się podczas i po zabiegu. Problem więc został postawiony i trzeba było próbować go rozwiązać.

Od czego się zaczyna pracę nad nowatorskim projektem - tworzy się nowy zespół, dobiera nowych ludzi.

      To podstawa. Na uniwersytecie medycznym, jako przywilej przejścia, dostałam od ówczesnego rektora, Prof. Macieja Latalskiego możliwość dodatkowego zatrudnienia wybranej przez siebie osoby. Ucieszyłam się z takiej możliwości. Mój wybór padł na panią dr Annę Belcarz – absolwentkę biotechnologii, z którą pracowałam już kilka lat. Była też wcześniej moją studentką. Jednocześnie zaczęłyśmy poszukiwania specjalistów od syntetycznej ceramiki. Trafiłyśmy na panią prof. Annę Ślósarczyk z AGH i współpracującą z nią Zofię Paszkiewicz z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH w Krakowie. Utworzył się więc zespół czterech kobiet, których zadaniem było wytworzenie kompozytu o własnościach zbliżonych do kości ludzkiej. Zadaniem dla biochemika i biotechnologa było znalezienie tzw. lepiszcza niezbędnego do spojenia granulatu z fosforanu wapnia. Miałyśmy wiedzę na temat polimerów produkowanych przez grzyby i bakterie i ta wiedza nam pomogła w doborze odpowiedniego składnika dla kompozytu. Natomiast panie z AGH miały doświadczenie związane z wytwarzaniem syntetycznego hydroksyapatytu o różnych parametrach. I tak razem udało nam się wytworzyć poręczny, sprężysty materiał implantacyjny.
     
Ten etap prac, po opracowaniu w odpowiednich warunkach, zaowocował zgłoszeniem patentowym, ale to jeszcze nie był kompozyt, który jest tematem naszej rozmowy.
      Nie. Wtedy jeszcze nie wiedziałyśmy, że to połączenie hydroksyapatytu z naszym polimerem da nam kompozyt, który będzie miał jeszcze inne właściwości, które go zbliżą do kości. Dopiero potem określiłyśmy, że posiada parametry zbliżone do ludzkiej kości gąbczastej. Radość nasza była wielka, bowiem porowaty granulat hydroksyapatytowy dotychczas wytwarzany ma własności odbiegające od parametrów kości ludzkiej.

Powiedziała Pani o kompozycie: „który jest zbliżony do ludzkiej kości gąbczastej”. A są jeszcze inne kości?
      Są dwa rodzaje kości: zbita i gąbczasta. Kość zbita znajduje się w części zewnętrznej kości a gąbczasta wewnątrz i zbudowana jest z beleczek kostnych tworzących układ przestrzenny. Nasz materiał może być wykorzystywany w ubytkach jednej i drugiej. A to, że ma parametry bardziej zbliżone do kości gąbczastej sprawia, że w niektórych przypadkach jest to nawet bardziej korzystne.

Pani profesor, reasumując dotychczasowe informacje, w wyniku prac zespołu powstał nowatorski kompozyt kościozastępczy do zastosowania w chirurgii stomatologicznej, ortopedii, chirurgii urazowej i medycynie weterynaryjnej. Jest kompozytem III generacji i został opatentowany w Urzędzie Patentowym RP i ma też ochronę europejską. Wytwarza się go na bazie polimeru cukrowego pochodzenia naturalnego oraz wysoko porowatej ceramice wapniowo-fosforowej, też mającej ochronę patentową. Proszę przybliżyć jego właściwości medyczne.
      Po pierwsze, jest dwufazowy, czyli ma składnik nieorganiczny (hydroksyapatyt) i organiczny (polimer cukrowy). Jest bioaktywny – powoduje powstawanie nowych warstw fosforanu wapnia po implantacji do kości, jest ze względu na skład i własności mechaniczne biozgodny z tkanką kostną. Bardziej obrazowo – poprzez swoją mikro i makroporowatość stanowi rusztowanie dla komórek pochodzących ze ścian ubytku kostnego, pobudza je do zasiedlania, co sprzyja tworzeniu nowej kości. Jest nietoksyczny.   

      Po drugie, nasz biomateriał wykazuje sprężyste własności, ma bardzo dobrą poręczność chirurgiczną, w stanie wilgotnym można go podczas zabiegu ciąć, zginać i dopasowywać do pożądanego kształtu. Dzięki swojej spoistości nie przemieszcza się i nie wydziela z miejsca wszczepienia. Łatwo poddaje się sterylizacji, a przechowywanie go nie zmienia jego właściwości przez długi czas.
      Po trzecie, kompozyt wchłania płyny (m.in. krew, roztwory leków, płyny tkankowe), dzięki czemu może pełnić rolę nośnika substancji biologicznych, a zwłaszcza leków, co ogranicza systemowe stosowanie antybiotyków w okresie około zabiegowym. Jest to szczególnie korzystne w przypadku infekcji bakteryjnej, która może wystąpić np. przy złamaniach otwartych, czy zabiegach stomatologicznych. W porównaniu z innym obecnymi na rynku materiałami nasz kompozyt ma jeszcze tę właściwość, że bardzo dobrze integruje się z kością po zaimplantowaniu – nie tworzy torebki łącznotkankowej, czyli nie następuje oddzielanie kompozytu od sąsiadującej kości.
   
A po czwarte, co uważa Pani za największą zaletę tego Waszego nowatorskiego kompozytu kościozastępczego?
      Uważam, że jest to jego stopniowa biodegradowalność i w konsekwencji postępująca odbudowa kostna. A najważniejsza dlatego, że kompozyt pozostaje w organizmie stopniowo się degradując, więc nie wymagana jest powtórna operacja w celu usunięcia implantu. Oszczędza to pacjentowi dodatkowego stresu i bólu oraz znacznie obniża koszty procedur medycznych.

Pani profesor kompozyt już jest. W ubiegłym roku został doceniony i trzykrotnie nagrodzony w Brukseli. Na 62. Międzynarodowych Targach Wynalazczości – Brussels Innowa 2013 dostałyście Panie Złoty Medal z wyróżnieniem, Grand Prix Europejskiej Izby Wynalazców Francuskich i prestiżową nagrodę Międzynarodowej Organizacji Własności Intelektualnej WIPO. Jest szansa, że kompozyt znajdzie inwestora i zostanie wdrożony do produkcji?
      Czas pokaże. Na razie robimy co możemy, by tak się stało. W celu przepro-wadzenia procesu rejestracji i wdrożenia wytworzonego produktu kościozastępczego utworzyliśmy mikroprzedsiębiorstwo – Medical Inventi Spółka z o.o. –  które jest zlokalizowane w Lubelskim Parku Naukowo-Technologicznym. Spółka stanowi połączenie środowiska akademickiego (Uniwersytet Medyczny w Lublinie i współautorzy patentu) oraz kapitału prywatnego. Jest więc typowym podmiotem spin-off. Celem spółki jest nie tylko pozyskiwanie środków na przeprowadzenie badań klinicznych oraz na wytworzenie linii technologiczno-produkcyjnej, ale też doprowadzenie do rejestracji i produkcji substytutu kostnego. Sama rejestracja kosztuje ok. 1 miliona złotych.

Nie boi się Pani konkurencji. Wasz nowatorski kompozyt kościozastępczy ma przecież odpowiedniki na rynku globalnym, przebicie się z nim na rynki zagraniczne może okazać się bardzo trudne. Jakie jego właściwości mogą sprawić, że stanie się dla nich konkurencyjny?
      Na naszą korzyść przemawia to, że preparaty konkurencji (również ten przygotowany do wprowadzenia z laboratorium Berkeley - FlexBone) oparte są na wykorzystaniu białkowych polimerów lub sztucznych, z których nie wszystkie należą do grupy biodegradowalnych, mają wysoką cenę i należy przypuszczać, że z tego powodu będą dostępne dla ograniczonej liczby pacjentów.
      Nasz kompozyt, opatentowany przez nasz zespół badawczy, wytwarzamy jest na bazie polimeru naturalnego oraz wysoko porowatej ceramiki wapniowo-fosforanowej, również opatentowanej przez członków zespołu. Poza tym wymienione surowce są u nas stosunkowo tanie. Również sama metoda otrzymywania kompozytu jest prosta. Nasz kompozyt zastosowany w praktyce może więc przynieść dwojakiego rodzaju korzyści – ekonomiczne i społeczne. Obniżenie kosztów leczenia może zwiększyć liczbę wyleczonych pacjentów. A po wprowadzeniu preparatu na rynek, który spełnia najwyższe światowe standardy, ma również szansę przyczynić się do wzrostu polskiego eksportu.

To mocne argumenty za jak najszybszą certyfikacją, wdrożeniem i wprowadzeniem kompozytu na rynek. Czy w tym celu dobijają się już do Was biznesowi inwestorzy. Ich wsparcie kapitałowe mogłoby przyspieszyć wdrożenie rynkowe. No i jak Pani zdaniem może wyglądać taka współpraca?
      Nie jest aż tak dobrze, by inwestorzy czekali w kolejce. Ale współpraca związana z wytwarzaniem krajowego kompozytu kościozastępczego jest jak najbardziej możliwa. Mogłaby dotyczyć inwestycji w aktywa materialne oraz aktywa niematerialne i prawne związane z tworzeniem nowego zakładu produkcyjnego lub rozbudową i dywersyfikacją produkcji zakładu już istniejącego. Przy czym zależy nam, by przedsiębiorca inwestor ściśle z nami twórcami współpracował, bo ze względu na brak konkretnej, specjalistycznej wiedzy nie będzie zdolny do prawidłowego rozwinięcia zagadnienia i doprowadzenia do modyfikacji produktu lub badań klinicznych. Najlepiej, gdyby potencjalni inwestorzy wywodzili się z branży medycznej. Tacy, którzy mają już linie produkcyjne związane z produkcją medyczną i chcą rozszerzyć swoje portfolio. Wówczas można mieć pewność, że tacy inwestorzy będą zainteresowani dalszym rozwojem produktu, jego rozbudową. Tym bardziej, że certyfikacja kompozytu nie będzie tak trudna, jak przy wprowadzaniu na rynek leków.

Pani profesor, załóżmy, że spółka Medical Inventi szybko doprowadzi projekt do wdrożenia i produkcji rynkowej. Polski rynek może się jednak okazać za mały dla efektywności ekonomicznej. Wyjściem będzie sprzedaż na rynki międzynarodowe. Jak duży to rynek?

      Rynek biomateriałów jest ciągle w fazie rozwoju. Według raportu Global Biomateriala Market (2009-2014) – opublikowanego przez MARKETS and MARKETS – rynek ten wart jest 58,1 miliardów USD. W tym 22,8 miliardów USD to rynek USA. Rynek europejski został oszacowany na 17,7 miliardów USA.

Z tego wniosek, że jest o co powalczyć. Życzę zatem wytrwałości w doprowadzeniu tak nowatorskiego przedsięwzięcia do wdrożenia i międzynarodowej ekspansji.
      Poza tym, warto dodać, że Pani zespół nie spoczywa na laurach. Założyliście konsorcjum międzyuczelniane, które zajmuje się wytwarzaniem i badaniem nowatorskich materiałów kościozastępczych, innych niż tutaj omówiony. W skład konsorcjum, poza Pani uniwersytetem i AGH, weszły Warszawski Uniwersytet Medyczny oraz Collegium Medicum UJ w Krakowie.  Koordynatorem projektu została prof. Ślósarczyk z AGH.
      Celem strategicznym projektu jest między innymi zwiększenie skali wykorzystywania nowych rozwiązań technologicznych niezbędnych dla rozwoju polskiej gospodarki oraz poprawy konkurencyjności przedsiębiorców. Może to skutkować zwiększeniem tempa powstawania podobnych przedsiębiorstw
jak nasze Medical Inventi i przyspieszeniem tempa komercjalizacji polskiej myśli technicznej.
      Nasz projekt może stać się również dla innych twórców naukowych zachętą i stymulacją do przystępowania do podobnych projektów, gdyż podobnie jak w naszej spółce byliby bezpośrednio zaangażowani w realizację projektu i udziale w zyskach.

Pani profesor, już na koniec, czy przy tak zakrojonych na szeroką skalę działaniach związanych z realizacją projektu i funkcjonowaniem spółki, kierowaniem katedrą i zakładem, pracą naukową i dydaktyką nie cierpi Pani życie prywatne.
      Nie mam z tym problemu. Uchodzę za osobę dobrze zorganizowaną i uporządkowaną. Zawdzięczam to wychowaniu przez babcię i dziadka. Pracuję do godz. 15-16, tylko czasem dłużej. Systematycznie jeżdżę na rowerze, chodzę na pływalnię, wyjeżdżam na urlopy, bardzo dużo chodzę po górach. Poza tym spacery, teatr, kino a wieczorem czytanie książek. Oczywiście w tym wszystkim dzielnie towarzyszy mi mąż.

Dziękuję za rozmowę.
(marzec 2014)


Na zdjęciach:
1. kompozyt bioaktywny, hydroksyapatytowo-polimerowy biomateriał implantacyjny nowej generacji opracowany dla medycyny regeneracyjnej, w opinii wynalazców nie ma skutków ubocznych, nie powoduje stanów zapalnych, przyspiesza zasiedlanie komórek kostnych, idealnie integruje się z żywą tkanką kostną oraz wpływa pozytywnie na powstawanie włókien kolagenowych i tworzenie naczyń krwionośnych.W ramach eksperymentów medycznych członkowie zespołu nieodpłatnie dostarczają próbki materiałów wszczepiennych do zabiegów operacyjnych dla pacjentów szpitali i klinik weterynaryjnych. Ponadto prowadzone są badania przedkliniczne z udziałem pacjentów Kliniki Chirurgii Urazowej i Medycyny Ratunkowej UM w Lublinie oraz centrum stomatologicznego NewDent w Lublinie.

2. Widoczne własności sprężyste kompozytu hydroksyapatytowo-polimerowego. Jako biomateriał implantacyjny przeznaczony do rekonstrukcji tkanki kostnej, może być stosowany w chirurgii ortopedycznej i chirurgii stomatologicznej i laryngologicznej jako wypełniacz ubytków kostnych po urazach i nowotworach kości, a także wypełniacz ubytków po usunięciu torbieli, wypełniacz zębodołu po usunięciu zęba i jako wypełnienie obniżonych kieszonek zębowych.

3. Zdjęcie RTG implantu wewnątrz ubytku w kości piszczelowej 6 miesięcy po implantacji.

Autor zdjęć: Leszek Borkowski / UM w Lublinie



dodano: 2014-03-12 11:25:02