"Вероятно, эти полимеры могут воздействовать на организм человека через еще неизученные механизмы, которые затрагивают и стволовые клетки. Эти реакции могут лежать в основе коммуникации между бактериями микробиоты и клетками иммунной системы, слизистой оболочки кишечника и других органов человека", - рассказала Вера Воинова, один из авторов исследования, старший научный сотрудник МГУ им. М.В. Ломоносова.
За последние 20 лет молекулярные биологи открыли несколько механизмов, которые позволяют превращать культуры стволовых клеток во "взрослые" ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы. В перспективе их можно использовать в качестве своеобразных запчастей при появлении серьезных травм у человека или различных дегенеративных заболеваний.
К примеру, ученые уже долгое время предполагают, что подобные проблемы можно решать при помощи так называемых MSC-клеток. Они представляют собой "взрослые" стволовые клетки, которые в небольших количествах присутствуют во всех человеческих органах и могут превращаться во многие типы тканей.
Относительно недавно биологи обнаружили, что MSC-клетки и другие типы стволовых телец можно использовать для выращивания полноценных органов и тканей. В частности, четыре года назад итальянские исследователи вырастили на их базе полноценный аналог барабанной перепонки, а их американские и японские коллеги - почку, конечности и хрящевую часть уха мыши.
Для всех таких опытов, как объясняет Воинова и ее команда, нужен так называемый каркас - особая конструкция из переплетенных полимерных волокон биологического или синтетического происхождения. Каркас должен заставлять стволовые клетки расти, специализироваться (то есть становиться определенными клетками - например, нервными, кровяными и так далее) и приобретать определенную форму.
Как показывают многочисленные эксперименты, эффективнее всего в этом отношении работают каркасы, состоящие из так называемых полиоксиалканоатов - биоорганических полимеров, которые синтезируются микробами в кишечнике человека, а также некоторыми грибами и растениями. Российских ученых заинтересовало то, как простейший вариант этих молекул, поли-3-оксибутират, влияет на жизнь стволовых клеток.
Подготовив несколько пористых листов из этого органического соединения, ученые заполнили их MSC-клетками и проследили за тем, как они реагировали на появление нитей из этого вещества. Как показали эти опыты, поли-3-оксибутират помогал расти самым разным типам клеток и заставлял их превращаться в костную ткань.
Добившись этих успехов, биологи проверили, что произойдет, если имплантировать каркасы из такого биополимера в кости черепа и другие части тела крыс, которые страдали от дефектов костной ткани. Полимерные листы полностью вросли в костную ткань и ускорили ее заживление.
Эти эксперименты заставили экспертов подозревать, что поли-3-оксибутират и другие вещества, которые выратабывают бактерии микрофлоры, могут быть не просто совместимы с тканями тела человека, но и играть роль важных сигналов, которые могут считывать стволовые клетки и использовать в качестве подсказок для своего дальнейшего роста и превращения в разные типы тканей.
Сейчас специалисты проверяют, так ли это на самом деле, наблюдая за тем, как молекулы данного соединения влияют на регенерацию слизистой кишечника - органа, с которым непосредственно взаимодействуют микробы, вырабатывающие поли-3-оксибутират.
