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.
