Prof. dr hab. Grażyna Ginalska – kieruje Katedrą i Zakładem Biochemii i Biotechnologii na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie

Olga Woźniak: Czy gdybym zamiast własnej miała w nodze stworzoną przez panią sztuczną kość, odczułabym różnicę?

Grażyna Ginalska: Nie lubię określenia "sztuczna kość", choć faktycznie, tak się potocznie mówi o tym materiale.

To jak go nazywać?

- Materiał implantacyjny, kościozastępczy.

To nie kość?

- To syntetyczny materiał, kompozyt wytwarzany w laboratorium. Składa się z fosforanu wapnia i polimeru cukrowego. Większość materiałów na bazie fosforanu wapnia to materiały sypkie, w formie proszków i granulatów. My stworzyliśmy materiał zwarty, bardzo podobny do naturalnej kości, która też składa się z fosforanu wapnia i polimeru białkowego - kolagenu.

Grażyna GinalskaGrażyna Ginalska Fot. Iwona Burdzanowska / Agencja Gazeta

Dlaczego użyła pani cukru, a nie białka?

- Polimer cukrowy jest bezpieczniejszy. Ogranicza ryzyko zanieczyszczenia wirusami lub prionami oraz nie wywołuje reakcji immunologicznych, co może zdarzyć się po wprowadzeniu substancji białkowej do organizmu. No i kompozyt z kolagenem jest bardzo drogi.

Ten implant to nie jest żywa tkanka?

- Nie. Nasz materiał to takie rusztowanie. Można je wszczepić w miejsce, w którym jest ubytek kości. Po wszczepieniu zasiedlają go komórki kościotwórcze migrujące z sąsiadującej z ubytkiem naturalnej tkanki kostnej. Kompozyt przyciąga też jony wapniowe i fosforanowe, które znajdują się w środowisku wszczepiennym. Dzięki temu na rusztowaniu osadza się nowy fosforan wapnia i następuje proces kościotworzenia. Po mniej więcej roku nie sposób odnaleźć miejsce łączenia naturalnej kości z implantem.

Czy trzeba brać jakieś leki, by implant się przyjął?

- Po wszczepieniu do ubytku kostnego implant nie powoduje reakcji immunologicznych, odczynów alergicznych i nie jest toksyczny. Przed operacją podaje się pacjentowi leki przeciwbakteryjne - osłonowo antybiotyk, który ma zapobiec ewentualnej infekcji podczas zabiegu. Ale nie podaje się żadnych leków mających zapobiec odrzuceniu przeszczepu.

Ma jeszcze inne zalety?

- Jest łatwy w obsłudze, plastyczny, ma tzw. poręczność chirurgiczną. W kontakcie z krwią lub innymi płynami ustrojowymi nasiąka nimi i staje się sprężysty, podatny na ściskanie. Po wprowadzeniu do ubytku rozpręża się, łatwo się dopasowuje do przestrzeni, w której ma się znaleźć.

Ile zabiegów przeprowadzono z jego użyciem?

- Pięć zabiegów z zakresu chirurgii kończyn i pięć z chirurgii stomatologicznej.

Takie leczenie jest powszechnie dostępne?

- Zabiegi to wciąż eksperymenty medyczne. To jest bardzo droga procedura. Pacjent musi wyrazić na nią zgodę, zostać ubezpieczony.

Kim byli ci pacjenci?

- Największy fragment kompozytu - siedmiocentymetrowy - został wszczepiony młodemu mężczyźnie, który podczas wypadku motocyklowego miał bardzo uszkodzoną kość udową. Brakowało jej dużego fragmentu, bardzo źle to rokowało. Niektórzy lekarze mówili nawet o konieczności amputacji nogi, pacjent wpadł w depresję. Sytuacja wyglądała beznadziejnie. Zdecydowaliśmy się, za zgodą tego pacjenta, zastosować implant kościozastępczy, zabieg się udał, noga została uratowana i jest sprawna. Podobnie w pozostałych czterech przypadkach, choć ubytki kości były w nich znacznie mniejsze.

'Sztuczna kość''Sztuczna kość' Fot. Iwona Burdzanowska / AGENCJA GAZETA

W jakich sytuacjach materiał zdaje egzamin?

- Można go wykorzystać do wypełniania ubytków w kościach, które się pojawiają np. w wyniku urazów mechanicznych, wypadków czy urazów spowodowanych uprawianiem sportów. Gdy uszkodzona jest kość długa w kończynie górnej lub dolnej i jakiś jej fragment jest tak zniszczony, że nie można go poskładać; gdy okazuje się, że po złożeniu i stabilizacji złamania brakuje kilku centymetrów kości, jest ubytek, który trzeba wypełnić. Dodam, że czasem takie ubytki  pojawiają się też w czasie choroby, np. na skutek nowotworu kości.

A w stomatologii?

- Pewnie w niektórych przypadkach byłoby to możliwe, na przykład po usunięciu torbieli pozostaje jama w tkance i jest ona do wypełnienia; przy obniżonych kieszonkach zębowych, przede wszystkim ze względów estetycznych, wymagane jest wypełnienie.

Implantu nie można jednak stosować do wszystkich zabiegów stomatologicznych. W jamie ustnej podczas żucia działają ogromne siły, co wymaga stabilizacji implantu w miejscu wszczepienia. Ponadto wymagane jest zachowanie pełnej higieny jamy ustnej ze strony pacjenta  i współpracy pomiędzy chirurgiem stomatologicznym a pacjentem.

Natomiast podczas zabiegu ortopedycznego chirurg ortopeda wykonuje pełną stabilizację kości w miejscu wszczepienia. Używa do tego stabilizatorów tytanowych albo polimerowych. W tym przypadku pacjent ma korzystniejszą ochronę przed siłami zewnętrznymi aniżeli w skomplikowanych zabiegach chirurgii stomatologicznej, dodatkowo narażonych na infekcje bakteryjne.

Czyli implant jest bardziej pomocny, jeśli wystąpią ubytki kości w nodze albo ręce?

- Raczej tak. Nie próbowaliśmy zastępować zniszczonych kości czaszki. Choć myślę, że moglibyśmy zrobić takie fragmenty profilowanego materiału.

Nie ma materiałów kościozastępczych podobnych do tego, który stworzył pani zespół?

- W Polsce nie produkuje się takich implantów. Chcieliśmy  stworzyć coś, co zastąpi drogie, zagraniczne materiały.

Na jakim etapie wdrożenia jest teraz ten projekt?

- Eksperymenty wykazały, że to działa, i na tym poprzestaliśmy, bo nie ma funduszy. By zacząć komercyjną produkcję, musielibyśmy przeprowadzić badania kliniczne, otrzymać certyfikat dopuszczający biomateriał do użytku jako wyrobu medycznego i dopiero wtedy można byłoby go stosować powszechnie.

Ile to potrwa?

- Tego nie wiem. Nie mamy pieniędzy na komercjalizację produktu. Została założona spółka spin-off –  Medical Inventi, której zadaniem jest wprowadzenie produktu na rynek. Spółka otrzymała nawet fundusze europejskie na opracowanie linii technologicznej, na prowadzenie badań klinicznych, na laboratorium badawcze oraz na sfinansowanie wyjazdów na międzynarodowe targi medyczne. Potrzebny jest teraz kapitał, który pozwoli na pełne uruchomienie projektów. Przy projektach na kilka, kilkanaście milionów złotych wkład finansowy wynoszący 30 proc. to ogromna suma.

Nie znaleźli się inwestorzy?

- Cały czas ich szukamy, ale oni chętniej lokują pieniądze w projektach, które szybko przynoszą zyski. Projekty biotechnologiczne, a medyczne w szczególności, do takich nie należą. By na rynek wszedł przebadany, nowy lek, potrzeba nieraz 20 lat. W przypadku materiału medycznego do wszczepień certyfikacja nie trwałaby tak długo, ale kilka lat z pewnością.

Pani projekt był wielokrotnie nagradzany: na Międzynarodowych Targach Wynalazczości w Brukseli otrzymała pani trzy prestiżowe nagrody: Nagrodę Światowej Organizacji Własności Intelektualnej, Nagrodę Grand Prix Europejskiej Izby Francuskich Wynalazców oraz złoty medal z wyróżnieniem Eureka 2013. W konkursie doceniającym najbardziej przełomowe odkrycia w dziedzinie medycyny i farmacji otrzymała prestiżową nagrodę Prix Galien Polska 2016 r. w kategorii innowacyjne odkrycie naukowe. A jednak nie udało się wdrożyć tego pomysłu w życie. Porażki pani nie zniechęcają?

Na bardzo krótko. Ja jestem z natury optymistką, więc nie martwię się długo. Zaraz zaczynam myśleć nad tym, jak rozwiązać problem. Ponadto mamy spółkę –  Medical Inventi S.A. w Lublinie – i teraz martwi się zarząd spółki, jak rozwiązać ten problem.

To co pani teraz zrobi ze swoim wynalazkiem? Nie frustruje pani to, że nie można dalej nic z nim zrobić?

- Uważam, że pomysły naukowców powinny znajdować praktyczne zastosowania, ale nie mam wpływu na brak pieniędzy, choć staram się wszędzie o tym mówić, nagłaśniać nasze osiągnięcia. Mamy dwa patenty krajowe i jeden europejski, dający na razie ochronę w siedmiu krajach Europy.

I czym się pani teraz zajmie?

- Ja się nie nudzę! Zaczyna  mnie teraz fascynować coś innego. Mam świetny trzyletni projekt międzynarodowy M-Eranet, dotyczący zaprojektowania nanowektorów do pracy z plazmą w celu modyfikacji nimi biomateriałów do zastosowań w medycynie regeneracyjnej. Chcemy, by wytworzone nanocząstki po wprowadzeniu do materiałów były nośnikami leków, czynników wzrostu oraz sond fluorescencyjnych. Pracujemy w dużym zespole złożonym z naukowców z Luksemburga, Belgii, Hiszpanii. Z naszej strony to pracownicy mojej Katedry Biochemii i Biotechnologii Uniwersytetu Medycznego oraz zespół prof. Joanny Pawłat z Politechniki Lubelskiej, specjalizujący się w pracach z plazmą niskotemperaturową.

Ponadto mamy plany związane z prowadzeniem hodowli komórkowych na naszych biomateriałach wykorzystanych jako rusztowanie dla komórek kościotwórczych lub macierzystych. Czyli mówiąc popularnie - będziemy hodować sztuczną kość z takimi żywymi komórkami. Mamy też plany, aby na materiale kościozastępczym zaszczepiać komórki pobrane od pacjenta (np. osteoblasty lub komórki macierzyste) i hodować implant kostny w celu wszczepienia go do organizmu.

Ciekawe, że w pani zespole pracują w zasadzie same kobiety…

Tak się złożyło. Kobiety są wytrwałe, nie zrażają się łatwo. Nie obrażają się, jak im coś nie wyjdzie, nie są przeczulone na punkcie własnej ambicji. Bardzo sobie chwalę taką współpracę. Zresztą jestem do tego przyzwyczajona.

Studiowałam nauki biologiczne, pracuję na wydziale farmacji, w mojej dziedzinie jest dużo kobiet.

Łatwo być kobietą w świecie nauki?

- Wiadomo, że jest trudniej, chyba że jest się osobą samotną. Mając rodzinę, trzeba dzielić czas. Ja też najpierw realizowałam się jako matka, urodziłam dwoje dzieci, przez co doktorat zrobiłam trochę później niż moi koledzy. Smutne jest to, że awanse zawodowe kobiet są trudne. Kobieta na stanowisku rektora to nadal rzadkość, zwłaszcza na uczelniach medycznych. W innych dziedzinach kobiety również mają problem, by szybko awansować.

Dlaczego nie poszła pani na medycynę? Z tego, co pani mówi, to główna dziedzina pani zainteresowań.

- Pochodzę z rodziny leśników i zawsze żyłam bardzo blisko przyrody. Lubiłam ją obserwować. Do tego chodziłam do świetnego liceum im. Księcia J.A. Czartoryskiego w Puławach. Uczyli tam bardzo dobrzy nauczyciele nauk przyrodniczych. Mieliśmy też fantastycznie wyposażone laboratoria, sprzęt ufundowały zakłady produkujące nawozy azotowe. Mogliśmy sami robić eksperymenty, reakcje, roztwory. Lekcje były bardzo praktyczne. Na biologii były mikroskopy, robiliśmy sami preparaty.

Wybrałam biochemię, bo zawsze interesowały mnie procesy, które zachodzą w żywych organizmach. Proszę pomyśleć, że nasze ciała składają się z miliardów komórek, a w każdej z nich nieustannie toczy się wiele reakcji, procesów, które są ze sobą ściśle powiązane i od siebie zależne. To jest fascynujące.

A jak w ogóle wpadła pani na to, by zrobić implanty kościozastępcze?

- Mój zespół pracował nad modyfikacją materiałów implantacyjnych od 2005 r. Były to m.in. implanty naczyniowe i protezy urologiczne. Mniej więcej w tym czasie przyszli do mnie lekarze ortopedzi i powiedzieli, że potrzebują materiału, który mógłby zastępować ubytki kości, ale byłby poręczny, możliwy do przycinania w trakcie zabiegu, spoisty i nieprzesuwający się jak stosowane do tej pory granulaty i podobny do prawdziwej kości.

To było wyzwanie?

- Przez lata zajmowałam się polimerami wytwarzanymi przez mikroorganizmy, np. grzyby czy bakterie. Mam w zespole biotechnologów i mikrobiologów, którzy dysponują wiedzą na temat polimerów grzybowych i bakteryjnych. Metodą prób i błędów dobraliśmy polimery tak, by spełniały założone warunki.

Potrzebny był też oczywiście budulec, czyli fosforan wapnia. A na tym świetnie zna się prof. Anna Ślósarczyk z Wydziału Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Podczas jednej z konferencji naukowych, zaczęłyśmy o tym rozmawiać i tak zaczęła się nasza współpraca.

Czy nigdy nie myślała pani, żeby rzucić tę pracę naukową i pójść pracować do jakiejś komercyjnej firmy?

Nie, nigdy. Cenię sobie swobodę działania, jaką daje praca naukowca. Sama wybieram sobie badania, dobieram zespół i organizuję pracę. Lubię też ekscytację związaną z wynikiem - założyliśmy coś sobie, a wychodzi coś zupełnie innego - dlaczego? Dążenie do odkrycia to emocje. Nie zamieniłabym tego na nic.

Ciekawi cię, jak będzie wyglądała przyszłość? Przyjdź i przekonaj się 9 grudnia podczas finałowego wydarzenia w Warszawie! Zapraszamy dorosłych, młodzież i dzieci na 38. piętro budynku Warsaw Spire przy Placu Europejskim 1.
Więcej o wydarzeniu: TUTAJ