Hur vet kroppen om ett implantat ska läka in eller skapa inflammation? Jincy Philip studerar det mikroskopiska gränslandet där material möter mjukvävnad och visar hur gasbubblor och små signalerande partiklar styr immunförsvaret och vävnadens reaktion.
Bild
Jincy Philip, molekylärbiolog på avdelningen för biomaterialvetenskap och doktorand vid Institutionen för kliniska vetenskaper.
Jincy Philip undersöker hur celler kommunicerar precis vid implantatytan. Fokus ligger på gasbubblor som bildas från vissa material och på extracellulära vesiklar (EV), små partiklar som celler använder för att skicka signaler, och hur de påverkar läkningen eller triggar inflammation.
Som att dirigera en orkester av celler
Cellerna närmast implantatet verkar känna av materialets egenskaper. Jincy Philip beskriver det som att cellerna ”läser noterna” och för signalerna vidare – ”som att dirigera en orkester”. Samspelet kan leda till läkande vävnad eller kronisk inflammation – ”som vacker eller riktigt falsk musik”.
– Det kanske låter enkelt, men i praktiken är det svårt att få detaljer från så små miljöer i levande vävnad, säger Jincy Philip, molekylärbiolog i ämnesområdet biomaterial och doktorand vid Institutionen för kliniska vetenskaper.
Omslagsbild: Mesenkymala stamceller (MSC) som tar upp extracellulära vesiklar från makrofager. Cellkärnor är färgade med DAPI (blå), cytoskelettet med aktin (röd) och EV med PKH67 (grön). Fluorescensmikroskopi av Jincy Philip. Design: Martina Jolic.
Gasbubblor som aktiverar läkningen
En del av avhandlingen handlar om effekten av de gasbubblor som bildas när nedbrytbara magnesiumimplantat löses upp i kroppen. Bubblorna skapar en lokal reaktion som sätter igång läkningsprocesser.
– Bubblorna ger mekaniska signaler och aktiverar vägar som styr inflammation och hur cellernas inre struktur byggs upp. Ett exempel är IRF7, en faktor som reglerar delar av immunförsvaret. Med spatial transkriptomik (en metod som visar var gener är aktiva i vävnaden) kunde vi kartlägga dessa reaktioner i detalj, säger hon.
EV-signaler som formar vävnadens svar
En annan del av forskningen undersöker extracellulära vesiklar från makrofager (immunceller som samordnar inflammationen) och hur de påverkar mesenkymala stamceller (som kan bilda till exempel ben- och broskceller) och vävnaden runt titanimplantat.
– Stamcellerna tog upp EV från M1-makrofager mycket effektivt och visade tydlig aktivering av IRF7. I djurstudier gav dessa EV en kortvarig, pro-inflammatorisk reaktion, medan EV från M2-makrofager gav en mindre inflammatorisk men mer pro-fibrotisk reaktion, alltså en ökad tendens till ärrbildning. Fynden kan bidra till utveckling av EV-baserade behandlingar i regenerativ medicin, säger hon.
Vad har varit roligast, mest givande och mest utmanande i ditt doktorandprojekt? – Det har varit utmanande att få alla parametrar i försöksplanen på plats, som exempelvis dosen av extracellulära vesiklar och tidpunkter för analyser. Vi gjorde några pilotstudier som hjälpte oss att lösa det, säger Jincy Philip och fortsätter:
– Det mest givande är avhandlingen i sig, som har vuxit fram genom att arbeta sig igenom olika utmaningar både i det praktiska laboratoriearbetet och i skrivprocessen.