Ученые вырастили сосуды в геле
Российские ученые придумали, как решить основную проблему в трансплантологии — отторжение искусственно выращенных методами тканевой инженерии органов. Они изобрели не имеющий мировых аналогов гель на основе белка фибрина, который можно получать непосредственно из крови пациента. Он способен формировать внутри пересаживаемого искусственного органа или тканеинженерной конструкции капиллярную сеть, что решает две важные проблемы, которые ранее приводили к отторжению: к клеткам постоянно доставляются необходимые питательные вещества и удаляются ненужные токсины и углекислота.
Одна из основных проблем трансплантологии заключается в том, что пересаженные донорские органы могут отторгаться организмом пациента в силу иммунного ответа — организм воспринимает их как чужеродные. Задача современной биоинженерии — научиться выращивать и «конструировать» органы и ткани из собственных клеток пациента. Это позволит исключить отторжение, а также избежать долгих поисков донора и решить ряд этических задач.
Известно несколько способов создания искусственных тканей и органов в лаборатории: биопринтинг, скаффолдинг (наращивание ткани из клеток на специальной матрице) и др. Однако тут возникает новая проблема: если нужно воспроизвести сложную структуру органа или ткани, то необходимо повторить и разветвленную капиллярную сеть внутри них.
Выращивание кровеносных сосудов в тканях — это сложная задача для ученых-медиков. Пока искусственно выращенные органы и тканеинженерные конструкции плохо приживаются из-за того, что не получают питания, необходимого для нормального функционирования, а также не могут выводить токсичные вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности.
Решение этой проблемы предложили ученые из 1-го Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова. Они разработали специальный гель, в основе которого лежит белок фибрин, который будет браться из крови самого пациента.
— Фибрин является белком, который участвует в системе свертывания крови. Материалы на его основе очень распространены в медицине. Однако у него есть несколько ограничений, в частности быстрое разрушение при инкапсулировании в нем клеток, а также непрозрачность. Поэтому мы разработали особую модификацию этого геля, которая позволила устранить недостатки и сохранить его биосовместимость, — рассказала «Известиям» старший научный сотрудник Института регенеративной медицины Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского университета Анастасия Шпичка.
По словам разработчиков, модифицированный фибриновый гель создает наиболее благоприятное микроокружение для клеток, которые начинают формировать в нем разветвленную сеть трубочек. В дальнейшем из них развиваются сосуды и формируется капиллярная сеть.
— Мы создаем условия для клеток, приближенные к жизни внутри организма. Клетки воспринимают сигналы извне и реализуют заложенную в них программу, которая позволяет им формировать сосуды, — отметила Анастасия Шпичка. — Это позволит в дальнейшем формировать сложные крупные органы и ткани, избегая их отторжения, так как они будут получать полноценное питание и освобождаться от токсичных веществ.
По словам Анастасии Шпички, помимо трансплантологии, гель также может быть широко использован в хирургии для заполнения полостей, образующихся, например, при удалении участка ткани, и покрытия ран.
Как сообщил «Известиям» научный сотрудник отдела медицинских нанобиотехнологий медико-биологического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова Максим Абакумов, создание такого геля является важным шагом, который сможет ускорить процесс создания искусственных органов из клеток пациента, к примеру, методом биопринтинга.
— Над задачей приживаемости искусственно выращенных органов сейчас бьются во всем мире, и если коллегам удалось создать гель, в котором образуются сосуды, то это несомненно прорыв, — отметил ученый.
Работа по созданию геля на основе модифицированного фибрина поддержана Российским научным фондом (РНФ). Проект стартовал в текущем году. За три года на его реализацию фонд планирует выделить до 18 млн рублей.
Результаты исследований ученых Сеченовского университета опубликованы в ряде международных изданий — Biomediсal Materials, BioNanoMat и др.
