Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • ММИФ-2018
  • БиоМолТекст-18
  • Vitacoin

Новый хрящ можно вырастить прямо в организме пациента

NanoNewsNet по материалам Duke University: Gene Therapy Might Grow Replacement Tissue Inside the Body

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.

Результаты исследования американских ученых опубликованы онлайн в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Brunger et al., Scaffold-mediated lentiviral transduction for functional tissue engineering of cartilage).

Фаршид Гилак (Farshid Guilak), PhD, руководящий ортопедическими исследованиями в Медицинском центре Университета Дьюка, уже много лет занимается разработкой биоразлагаемых 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».

Доцент кафедры биомедицинской инженерии и эксперт в области генной терапии Чарльз Герсбах (Charles Gersbach), PhD, к которому профессор Гилак обратился за помощью, предложил ввести в стволовые клетки новые гены, чтобы они сами производили необходимые ростовые факторы.

Однако обычные методы генной терапии сложны и трудно переводимы в стратегию, на основе которой можно создать коммерческий продукт.

Этот тип генной терапии, как правило, требует забора стволовых клеток, их модификации с помощью вируса, встраивающего в их геном новые гены, культивирования генетически измененных стволовых клеток, пока они не достигнут критической массы, нанесения их на синтетическую хрящевую подложку и, наконец, имплантации всей этой структуры в организм.

«С этим процессом много проблем, а одна из них в том, что в нем слишком много шагов», – поясняет доктор Герсбах. «Поэтому мы обратились к ранее разработанной мною методике, в которой вирусы, доставляющие новые гены, закрепляются на поверхности какого-либо материала».

В новом исследовании методика Герсбаха – названная биоматериал-опосредованной доставкой генов (biomaterial-mediated gene delivery) – используется для того, чтобы индуцировать продукцию стволовыми клетками, помещенными на синтетическую хрящевую подложку Гилака, белковых факторов роста. Результаты показывают, что этот метод работает и что полученный композитный материал, по крайней мере, так же хорош, биохимически и биомеханически, как если бы факторы роста вводились в лаборатории.


Срез инженерной ткани, показывающий хрящ (красный),
заполняющей пространство между пучками полимерных волокон (белые).
(Charles Gersbach and Farshid Guilak, Duke University)

«Мы хотим, чтобы новый хрящ внутри и вокруг синтетической подложки образовывался со скоростью, которая сравнима или превосходит скорость разложения подложки», – объясняет аспирант Джонатан Брунгер (Jonathan Brunger), принимавший участие в разработке и тестировании нового метода в лабораториях обоих ученых. «Тогда, пока стволовые клетки будут создавать новую ткань (в организме), нагрузку на сустав будет принимать на себя подложка. В идеальном случае можно в конечном итоге получить жизнеспособную новую хрящевую ткань, замещающую синтетический материал».

Хотя это исследование фокусируется на регенерации хряща, по мнению Гилака и Герсбаха, этот метод может быть применен ко многим видам тканей, особенно к ортопедическим тканям, таким как сухожилия, связки и кости. И так как новая платформа готова к использованию с любыми стволовыми клетками, она представляет собой важный шаг к коммерциализации их метода.

«Одним из преимуществ нашего метода является то, что мы избавились от доставки ростового фактора, дорогого и нестойкого, и заменили ее подложкой, функционализированной вирусным вектором», – подводит итог доктор Герсбах. «Загруженная вирусом подложка может стать продуктом массового производства и всегда иметься в клинике, готовая к использованию».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
24.02.2014

Читать статьи по темам:

генная инженерия регенерация тканевая инженерия Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Геномная хирургия

CRISPR и другие новые технологии позволяют с высокой точностью редактировать конкретные фрагменты ДНК, вплоть до замены одной пары нуклеотидных оснований. По сути, они позволяют по желанию переписать человеческий геном.

читать

Как белок Cas9 «узнаёт» нужный участок ДНК

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли установили, как РНК-направляемый фермент Cas9 находит последовательности-мишени из 20 пар нуклеотидов в геноме из миллионов и даже миллиардов пар.

читать

Особо точная генетическая модификация

На свет появились генетически модифицированные обезьянки-близнецы, у которых на стадии оплодотворенной яйцеклетки с помощью нового, эффективного и надежного метода CRISPR/Cas9 были изменены сразу два гена.

читать

Ген дурака

Примерно 10000 лет человечество питается генно-модифицированными продуктами. Уже несколько сотен лет такие продукты могут составлять до 100% рациона. Несколько лет назад человечество начало понимать, что именно оно модифицирует в генах.

читать

Революция в синтетической биологии: перспективы и риски

Какие выгоды могут принести исследования в синтетической биологии? Сторонники считают, что эта область биологии преобразит мир подобно революции в области информационных технологий, однако противники настроены скептически.

читать