eRapport

Transplantat av amnionhinne dekket med hornhinneepitel ved korneaskade - en studie av dyrkningsbetingelser

Prosjekt
Prosjektnummer
2006260
Ansvarlig person
Torstein Lyberg
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF - Ullevål sykehus
Prosjektkategori
Fagspes. kjernekomp.miljø
Helsekategori
Eye
Forskningsaktivitet
5. Treatment Developement
Rapporter
2010
Forskergruppen har som de første i verden utviklet utstyr og metoder for å lagre og transportere dyrkede stamceller fra øyet i en uke i romtemperatur. Teknologien vil kunne øke utbredelsen av regenerativ medisin og har resultert i omfattende internasjonalt samarbeid, herunder med Harvard Medical School, og flere innovasjons- og forskningspriser.Oslo universitetssykehus - først ute Forskergruppen på Kompetansesenter for klinisk forskning på Oslo Universitetssykehus, Ullevål har under ledelse av Torstein Lyberg lagt grunnlaget for et nytt behandlingstilbud for blindhet. I stedet for å dyrke hornhinnestamceller ved en rekke mindre laboratorier med varierende nivå på både utstyr, erfaring og kompetanse, kan man med den nye teknologien sentralisere virksomheten til ett eller noen få laboratorier i verden. Dette vil gi betydelig innsparinger og mer effektiv produksjon, samtidig som det dyrkede vevet trolig vil være av gjennomgående høyere kvalitet. Strenge EU-direktiv for celledyrkning vil også fremme sentralisering i alle fagfelt, noe som vil gi økt behov for lagring og transport av dyrkede vev både i og utenfor øyet. Uavhengig av sentralisering vil høy produksjon alene gi kompetanseoppbygging og muliggjøre tilgang på state-of-the art technology. Mange muligheter Metoden gir ytterligere muligheter for å sikre høy kvalitet på vevet før transplantasjon da lagring i en lukket beholder for første gang åpner for kvalitets- og sterilitetskontroll, slik at bare det beste vevet går videre til transplantasjon. Da teknologien muliggjør lagring og transport i en liten spesialbeholder i romtemperatur i minst en uke, kan vevet lett transporteres over store avstander. Dessuten gir dette tidsintervallet betydelig økt fleksibilitet for kirurgen og dermed bedre pasientflyt. Det er flere kirurgiske metoder i bruk; den enkleste er å skrape av det ytterste laget på hornhinnen for så å sette på en ordinær kontaktlinse med dyrkede stamceller. Stor interesse Flere ledende forskningsmiljøer har vist interesse for teknologien, herunder Harvard Medical School, USA; Massachussets Institute of Technology, USA; Kyoto Prefectural University of Medicine, Japan; Transplant Services Foundation, Spania; University of Reading, Storbritania; og El centro de Oftalmologia Barraquer, Spania. Seks forskere fra Ullevål har så langt jobbet på Harvard med prosjektet, hvor det er vist at metoden kan komme til anvendelse også for en annen celletype, noe som gir håp om at teknologien fra Ullevål vil gjøre det mulig å lagre flere dyrkede celletyper for behandling av sykdommer både i og utenfor øyet. Dette gir metoden potensial for vidstrakt utbredelse innen regenerativ medisin. Forsknings- og innovasjonspriser Prosjektet har resultert i både nasjonale og internasjonale forskningspriser. Dessuten har prosjektet oppnådd følgende innovasjonspriser: DNB Nor Innovasjonspris 2010 (finalist, region Oslo), Medinnovas idépris for 2008 og 2.plass ved Medinnovas idepriskonkurranse i 2007. Teknologien har resultert i fire patentsøknader, hvorav en i samarbeid med Harvard Medical School. Patentsøknader og PhD-prosjekter To av patentsøknadene ble innlevert i 2010. I mai 2010 forsvarte Tor Paaske Utheim og Sten Ræder en felles avhandling med tittelen ”Novel technology in Regenerative Medicine: Eye bank storage of cultured limbal explant cultures for transplantation”. Flere pågående PhD-prosjekter bygger nå videre på teknologien.
2009
Forskergruppen har som de første i verden utviklet utstyr og metoder for å lagre og transportere dyrkede stamceller i en uke i romtemperatur. Teknologien vil kunne øke utbredelsen av regenerativ medisin, og har resultert i omfattende internasjonalt samarbeid, herunder Harvard Medical School og Massachussets Institute of Technology og flere innovasjons-/forskningspriser.Oslo universitetssykehus, Ullevål først ute Forskergruppen på Kompetansesenter for klinisk forskning på Oslo Universitetssykehus, Ullevål har under ledelse av Torstein Lyberg etablert et nytt behandlingstilbud for blindhet. I stedet for å dyrke hornhinnestamceller ved en rekke mindre laboratorier med varierende nivå på både utstyr, erfaring og kompetanse, kan man med den nye teknologien sentralisere virksomheten til ett eller noen få laboratorier i verden. Dette vil gi betydelig innsparinger og mer effektiv produksjon, samtidig som det dyrkede vevet trolig vil være av gjennomgående høyere kvalitet. Strenge EU-direktiv for celledyrkning vil også fremme sentralisering i alle fagfelt, noe som vil gi økt behov for lagring og transport av dyrkede vev både i og utenfor øyet. Uavhengig av sentralisering vil høy produksjon alene gi kompetanseoppbygging og muliggjøre tilgang på state-of-the art technology. Mange muligheter Metoden gir ytterligere muligheter for å sikre høy kvalitet på vevet før transplantasjon da lagring i en lukket beholder for første gang åpner for kvalitets- og sterilitetskontroll, slik at bare det beste vevet går videre til transplantasjon. Da teknologien muliggjør lagring og transport i en liten spesialbeholder i romtemperatur i minst en uke, kan vevet lett transporteres over store avstander. Dessuten gir dette tidsintervallet betydelig økt fleksibilitet for kirurgen og dermed bedre pasientflyt. Det er flere kirurgiske metoder i bruk; den enkleste er å skrape av det ytterste laget på hornhinnen for så å sette på en ordinær kontaktlinse med dyrkede stamceller. Stor interesse Flere ledende forskningsmiljøer har vist meget stor interesse for teknologien, herunder Harvard Medical School, USA; Massachussets Institute of Technology, USA; Kyoto Prefectural University of Medicine, Japan; Transplant Services Foundation, Spania; Moorfields, Storbritania; og El centro de Oftalmologia Barraquer, Spania. Forskergruppen samarbeider også med nasjonale sykehus (Bergen, Stavanger og Drammen). Via Harvard-systemet har forskergruppen søkt om forskningsmidler fra U.S. Department of Defense da soldater skadet i krig også vil kunne ha behov for teknologien. “Prepropsal” ble nylig godkjent av U.S. Department of Defense. Seks forskere fra Ullevål har så langt jobbet på Harvard med prosjektet, hvor det i fjor viste det seg at metoden kan komme til anvendelse også for en annen celletype, noe som gir håp om at teknologien fra Ullevål vil gjøre det mulig å lagre flere dyrkede celletyper for behandling av sykdommer både i og utenfor øyet. Dette gir metoden potensial for vidstrakt utbredelse innen regenerativ medisin. Prosjektet har resultert i flere forskningspriser og Medinnovas idépris for 2008. Teknologien er beskyttet i to patentsøknader, hvorav en i samarbeid med Harvard Medical School. Anvendelse av ny teknologi Ved hjelp av en rekke investorer er det blitt etablert en bedrift (Regena Medical AS) basert på forskergruppens teknologi. Harvard Medical School ønsker å samarbeide med Regena Medical AS om videreutvikling av teknologien. Både El centro de Oftalmologia Barraquer og Transplant Services Foundation vil ta i bruk gruppens nyutviklede utstyr og lagringsteknologi fra begynnelsen av 2010.
2008
Som den første i verden har Torstein Lybergs forskergruppe ved Senter for klinisk forskning, Oslo universitetssykehus utviklet en metode som gjør det mulig å lagre dyrkede hornhinnestamcellene for behandling av blindehet. Metoden muliggjør blant annet transport over hele verden og for første gang kvalitets- og sterilitetskontroll av transplantatene.Et klart syn forutsetter en klar hornhinne. Hornhinnesykdom er det nest vanligste årsak til blindhet i verden i dag. En klar hornhinne betinger velfungerende stamceller. Det er mange tilstander, både arvelige og ervervede (etseskader, UV-stråling og infeksjonssykdommer mm), som kan gi stamcellesvikt i hornhinnens øverste lag og føre til blindhet. Infeksjonssykdommen trakom er på verdensbasis den vanligste årsaken til alvorlig stamcellesvikt. 84 millioner mennesker er rammet og gjør trakom til den viktigste infeksiøse årsak til blindhet i verden. Pasienter med stamcellesvikt kan ikke behandles med ordinær hornhinnetransplantasjon, men kan behandles ved å transplantere dyrkede stamceller fra hornhinnen. Dagens metode har svakheter som begrenser både utbredelse og kvaliteten på behandlingen. Forskergruppen har de siste tre årene jobbet med å løse disse utfordringene. Som den første i verden har Torstein Lybergs forskergruppe ved Oslo universitetssykehus utviklet en metode som gjør det mulig å lagre de dyrkede stamcellene i romtemperatur i minst en uke. Metoden har en rekke fordeler og muliggjør blant annet transport over hele verden og kvalitets- og sterilitetskontroll og gir dessuten økt fleksibilitet i forhold til planlegging av operasjoner. I tråd med streng lovgivning (EU-direktiv mm) må dyrking av hornhinnevev foregå ved spesiallaboratorier med kompetanse og erfaring innen dyrkning av hornhinneceller. Da det er relativt få slike laboratorier i verden, har det til nå bare vært mulig å behandle en svært liten andel av disse pasientene. Med den nyutviklede metoden vil dette kunne endres radikalt. I 2008 ble det på Harvard Medical School vist at oppfinnelsen kan komme til anvendelse også for en annen celletype, noe som gir håp om at metoden vil gjøre det mulig å lagre flere celletyper for behandling av sykdommer både i og utenfor øyet, noe som vil være et stort fremskritt innen regenerativ medisin. Forskergruppens arbeid har resultert i 21 innsendte eller aksepterte abstracts og artikler, en dobbel PhD- avhandling for Sten Ræder og Tor Paaske Utheim, som innleveres inneværende måned, en rekke nasjonale og internasjonale foredrag og to patentsøknader, den siste i samarbeid med Harvard Medical School. For arbeidet med å behandle blindhet er forskergruppen blitt tildelt tre forskningspriser i 2008, herunder Medinnovas idépris for beste kommersialiserbare idé blant ansatte i Helse Sør Øst. http://www.helse-sorost.no/modules/module_123/proxy.asp?D=2&C=15&I=1130. Videre er det etablert forskningssamarbeid med blant annet Harvard Medical School,Boston, MA, Massachussets institute of Technology, Cambridge, MA og Kyoto Prefectural University, Japan, hvor det er stor interesse for å videreutvikle metoden med lagring av dyrket vev og initiere kliniske studier. Prosjektet er også blitt omtalt i flere medier, blant annet Dagsrevyen og EuroNews.
2007
Som det første sykehus i Norden kan Kompetansesenter for klinisk forskning ved Ullevål universitetssykehus (UUS) i 2007 – etter over to års forskning på dyrkning av limbale stamceller – tilby en ny behandlingsmetode for limbal stamcellesvikt, en tilstand som rammer millioner av mennesker på verdensbasis.Hornhinnen tjener som øyets vindu og er bygget opp av tre lag, hvor det ytterste laget er et flerlaget plateepitel. I periferien av hornhinnens epitel i overgangen fra det klare til det hvite på øyet, også kalt limbus, er hornhinnens stamceller lokalisert. Disse cellene kan gå til grunne ved en rekke sykdommer og skader i hornhinnen og gi en tilstand som kalles limbal stamcellesvikt. I slike tilfeller vil pasienten få sterke smerter og kunne bli blind fordi hornhinnen blir ugjennomsiktig. På verdensbasis har flere millioner mennesker limbal stamcellesvikt av ulik alvorlighetsgrad. I Lancet i 1997 ble det rapportert en ny behandlingsmetode for limbal stamcellesvikt. Behandlingen består i å fremstille hornhinneepitel i laboratoriet ved å dyrke celler fra limbus og transplantere vevet til det syke øyet. Ved énsidig stamcellesvikt høstes cellene fra pasientens friske øye. Ved en dobbeltsidig tilstand må cellene høstes fra en nær slektning eller en avdød person. Flere kliniske studier i prestisjetunge medisinske tidsskrifter kan vise til svært gode resultater av metoden. Metodens utbredelse har imidlertid vært relativt begrenset. Bakgrunnen for dette er at fremstilling av dyrket vev utelukkende utføres ved spesialiserte sentre med kompetanse og utstyr for dyrkning av limbale celler. Frem til 2007 fantes det ikke behandlingstilbud i Norden, og pasientene hadde valget mellom å avfinne seg med tilstanden og la seg behandle ved spesialiserte sentre i utlandet med lange ventelister. På grunn av den ressurskrevende dyrkningsprosessen er det også manglende behandlingstilbud i flere land i Europa og verden for øvrig. Som det første sykehus i Norden kan Kompetansesenter for klinisk forskning ved Ullevål universistetssykehus (UUS) i 2007 – etter over to års forskning på dyrkning av limbale stamceller - tilby den nye behandlingen. Videre har senteret, som det første i verden, utviklet en lagringsmetode for dyrket hornhinnevev. Metoden består i å lagre transplantatene i et spesialmedium i en lukket beholder som muliggjør transport til øyeavdelinger i inn- og utland. Dermed økes tilgangen på vevet på verdensbasis, hvilket vil øke utbredelsen av behandlingen betydelig. Lagrings- og transportmetoden vil også tilrettelegge for at pasienter i u-land kan få tilbud om behandling. Fordelene ved å kunne lagre og transportere dyrket hornhinnevev vil også kunne gjelde for dyrkning av andre typer vev både fra øyet (f eks netthinne) og andre organer (f eks hud). Parallelt med den rivende utviklingen innen stamcelleforskning i ulike fag oppstår et økende behov for utvikling av metoder for lagring og transport. Prosjektet faller innenfor kategorien kjernekompetansemiljø og har innledet samarbeid med Øyeavdelingen og Mikrobiologisk avdeling ved Sykehuset Buskerud. Forskergruppen har allerede registrert svært stor interesse for den nye metoden både nasjonalt og internasjonalt, og avdelingen har fått forespørsler om å sende dyrkede hornhinnevev til øyeavdelinger både i Norge og i utlandet. 31. august 2007 signerte UUS og den ledende europeiske hornhinnebanken El centro de Oftalmología Barraquer kontrakt om forskningssamarbeid. 26. april 2007 patentsøkte UUS i samarbeid med Medinnova Rikshospitalet Utheim og Ræders oppfinnelser, som inkluderer metode og utstyr for dyrkning og lagring. Den nye metoden har også vekket medias interesse med blant annet innslag i NRK Dagsrevyen og EuroNews i 2007. Resultatene er blant annet publisert i Investigative Ophthalmology and Visual Science som er ranket som nummer én innen internasjonale øyetidsskrifter i henhold til ISI Journal Citation Reports, og forskergruppen mottok den 28. april 2008 Direktørens belønning for fremragende forskning ved Ullevål Universitetssykehus. Stipendiatene Ræder og Utheim vil i perioden mai 2008-juli 2009 ha et forskningssamarbeid med Harvard Medical School for å videreutvikle metoden.
Vitenskapelige artikler
Raeder Sten, Utheim Tor Paaske, Messelt Edward, Lyberg Torstein

The impact of de-epithelialization of the amniotic membrane matrix on morphology of cultured human limbal epithelial cells subject to eye bank storage.

Cornea 2010 Apr;29(4):439-45.

PMID: 20164752

Utheim Tor P, Raeder Sten, Olstad Ole K, Utheim Øygunn A, de La Paz Maria, Cheng Robert, Huynh Trang T, Messelt Edward, Roald Borghild, Lyberg Torstein

Comparison of the histology, gene expression profile, and phenotype of cultured human limbal epithelial cells from different limbal regions.

Invest Ophthalmol Vis Sci 2009 Nov;50(11):5165-72. Epub 2009 jul 2

PMID: 19578011

Utheim T P, Raeder S, Utheim Ø A, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Sterility control and long-term eye-bank storage of cultured human limbal epithelial cells for transplantation.

Br J Ophthalmol 2009 Jul;93(7):980-3. Epub 2009 feb 11

PMID: 19211610

Utheim TP, Raeder S, Utheim ØA, Cai Y, Roald B, Drolsum L, Lyberg T, Nicolaissen B

A novel method for preserving cultured limbal epithelial cells.

Br J Ophthalmol 2007 Jun;91(6):797-800. Epub 2006 nov 23

PMID: 17124242

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, Cai Y, Roald B, Lyberg T, Kjeldsen-Kragh J, Ramstad H, Messelt E, Nicolaissen B

Effect of limbal explant orientation on the histology, phenotype, ultrastructure and barrier function of cultured limbal epithelial cells.

Acta Ophthalmol Scand 2007 Jun;85(4):377-86. Epub 2007 jan 31

PMID: 17263847

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, Nicolaissen B, Roald B, Cai Y, Haug K, Kvalheim A, Messelt EB, Drolsum L, Reed JC, Lyberg T

Effects of organ culture and Optisol-GS storage on structural integrity, phenotypes, and apoptosis in cultured corneal epithelium.

Invest Ophthalmol Vis Sci 2007 Dec;48(12):5484-93.

PMID: 18055796

Utheim TP

Storage of cultured limbal epithelial cells in various media and temperatures

The 2nd Asia Cornea Society Biennial Scientific Meeting, Kyoto, Japan

Utheim TP, Eidet JR

Novel technology in regenerative medicine - storage and transportation of cultured epithelial cells

The Norwegian Stem Cell Meeting, Losby, Lørenskog, Norway

Utheim TP, Ulltveit-Moe HF

The amniotic membrane - preparation, storage and transportation.

The Norwegian Society of Ophthalmologists, Soria Moria, Norway

Raeder SR, Utheim TP, Eidet JR, Fossum HK, Krüger F

Norske leger står foran et stort medisinsk gjennombrudd

NRK - Schrödingers katt

Eidet J, Fostad IG, Shatos M, Utheim TP, Utheim OA, Raeder S, Dartt DA

Effect of Biopsy Location and Size on Phenotype and Proliferative Ability of Cultured Rat Conjunctival Tissue.

Ophthalmol. Vis. Sci. 2010 E-abstract 1912

Aje Singh Dhillon og Simen Birkenes

Treating limbal stem cell deficiency using different sources of cultured cells

DUO-publication (6 months medical student project).

Hedvig Eidahl

Corneal storage

DUO-publication (3 months medical student project).

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, et al.

Effects of the size of explants on epithelial thickness, number of cell layers, ultrastructure, and phenotype of cultured cells

European Eye Bank Association, Annual Meeting, Amsterdam, The Netherlands, 2009

Utheim TP, Raeder S, Eide JR, et al.

Storage of Cultured Human Limbal Epithelial Cells in Optisol-GS at 23°C versus 5°C

Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009 E-abstract 1778

Raeder S, Utheim TP, Olstad OK, et al.

Genome-Wide Transcriptional Analysis of Cultured Human Limbal Epithelial Cells Following Hypothermic Storage in Optisol-GS

Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009 E-abstract 1773

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, Huynh T, Shatos M, Dartt D

Transplant Storage

Patent application filed on October 30, 2008 by Schepens Eye Research Institute, Harvard Medical School, Boston, MA and Oslo universtity hospital, Norway

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Eye bank storage of cultured human limbal epithelial cells: sterility control and long-term preservation

British Journal of Ophthalology, in press

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, Cheng R, de la Paz M, Huynh T, Roald B, Lyberg T

Comparison of histology, gene expression, and phenotype of cultured limbal epithelial

Investigative Ophthalmology and visual science, accepted for revision

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Sterility Testing of Storage Media, Long-Term Preservation, and Deepithelialization of the Amniotic Membrane Substrate Invest.

Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2008 47: E-Abstract 5717.

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Identification of Predilection Target Sites for Tissue Harvesting in Corneal Epithelial Tissue Engineering Ophthalmol.

Vis. Sci. 2008 47: E-Abstract 5746.

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Effects of the size of explants on adhesion and outgrowth of ex vivo expanded limbal epithelial cells,

XXXVIII Nordic Congress of Ophtalmology, Tromsoe, Norway, 2008.

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

The rationale of transplantation of preserved cultured limbal epithelial cells: Possibilities and limitations

XXXVIII Nordic Congress of Ophtalmology, Tromsoe, Norway, 2008.

Utheim TP, Raeder S, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Effects of the size of explants on epithelial thickness, number of cell layers, ultrastructure, and phenotype of cultured limbal

European Eye Bank Association, Annual Meeting, Amsterdam, The Netherlands, 2009

Raeder S, Utheim TP, Utheim OA, de la Paz M, Roald B, Lyberg T

Gene profiling of OptisolGS storage of Cultured Limbal Epithelial Cells at 5 ºC.

Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. (submitted).

Doktorgrader
Tor Paaske Utheim og Sten Ræder

Novel Technology in Regenerative Medicine - Eye Bank Storage of Cultured Limbal Explant Cultures for Transplantation

Disputert:
mai 2010
Hovedveileder:
Torstein Lyberg

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler