Новый хрящ можно вырастить прямо в организме пациента
Соединив синтетический материал подложки с вирусными векторами для доставки генов, исследователи из Университета Дьюка (Duke University) вплотную подошли к возможности выращивания нового хряща прямо в организме больного, там, где это необходимо.
Восстановление тканей с помощью стволовых клеток, как правило, требует применения больших количеств белковых факторов роста, что очень дорого и сложно выполнимо, если клетки уже имплантированы в организм. Однако ученые из Университета Дьюка нашли способ обойти это ограничение: генетически изменив стволовые клетки, они заставили их самостоятельно производить ростовые факторы.
Встроив вирусы, используемые для доставки в стволовые клетки нужных генов, в синтетический материал, служащий подложкой для роста хрящевой ткани, они получили материал, который можно сравнить с компьютером. Подложка в таком компьютере - это железо, а вирус - программное обеспечение, программирующее стволовые клетки на создание нужной ткани.
Художественное изображение человеческих стволовых клетокна полимерной подложке. (Фото: Charles Gersbach and Farshid Guilak)
Результаты исследования американских ученых опубликованы онлайн в журналеProceedings of the National Academy of Sciences.
Фаршид Гилак (Farshid Guilak), PhD, руководящий ортопедическими исследованиями в Медицинском центре Университета Дьюка, уже много лет занимается разработкойбиоразлагаемых синтетических подложек, имитирующих механические свойства хряща. Однако на этом пути он и другие исследователи-биомедики столкнулись со многими проблемами, одна из которых состоит в том, чтобы заставить стволовые клетки образовывать хрящ внутри и вокруг подложки, особенно после того, как она имплантирована в организм живого существа.
Традиционный подход заключается во введении белков - факторов роста, - которые подают стволовым клеткам сигнал о необходимости дифференцироваться в хрящ. Как только процесс начинает идти полным ходом, растущий хрящ можно имплантировать туда, где он нужен.
«Но главным ограничением в инженерии тканевых заменителей всегда были трудности с доставкой факторов роста к стволовым клеткам, когда они имплантированы в организм», - объясняет доктор Гилак, профессор кафедры биомедицинской инженерии Университета Дьюка. «В подложку можно поместить лишь ограниченное количество фактора роста, и как только он высвободился, он разрушается. Нам нужен метод долговременной доставки факторов роста, и здесь нам на помощь приходит генная терапия».
