Растяжение для выращивания искусственного хряща
Выращенная в условиях растяжения хрящевая ткань (вверху) обладает свойствами, аналогичными свойства натуральной хрящевой ткани. На нижнем изображении показано компьютерное моделирование распределения напряжения в искусственной ткани.
Исследователи университета Калифорнии в Дэвисе, работающие под руководством профессора Кириакоса Атанасиу (Kyriacos Athanasiou), вырастили в лаборатории биоинженерную ткань, по механическим и биохимическим свойствам схожую с хрящевой тканью человека. Особенность разработанной ими методики заключалась в том, что ткань культивировалась в условиях растяжения, но поддерживающего каркаса.
Суставные хрящи обеспечивают гладкую поверхность, необходимую для движения суставов. Их повреждения, возникающие в результате травм, заболеваний или чрезмерного использования, ухудшают подвижность суставов, часто приводя к серьезным проблемам, вплоть до инвалидизации. К сожалению, хрящевая ткань не способна к восстановлению и ее крайне сложно заменить.
Естественная хрящевая ткань состоит из хондроцитов – клеток, плотно прилегающих друг к другу и продуцирующих межклеточный матрикс, обеспечивающий плотность и эластичность ткани. Ранее специалисты пытались выращивать искусственную хрящевую ткань путем культивирования клеток на искусственных каркасах. Однако в последнее время многие из них переключились на безкаркасные системы, лучше воспроизводящие естественные условия.
Авторы культивировали человеческие хондроциты в безкаркасной системе, позволяя клеткам самоорганизовываться и прикрепляться друг к другу внутри специальным образом устроенного устройства. После этого клетки подвергали умеренному растяжению на протяжении нескольких дней.
Получавшийся в результате материал по составу и механическим свойствам был близок к натуральной хрящевой ткани. Он содержал смесь гликопротеинов и коллагена. Перекрестные сшивки между молекулами последнего обеспечивали прочность и эластичность материала. Аналогичные результаты были получены и при использовании клеток коров.
Эксперименты на мышах продемонстрировали устойчивость материала в физиологических условиях. В ближайшем будущем авторы планируют имплантировать выращенный в лаборатории хрящ в находящийся под нагрузкой сустав и проанализировать его устойчивость в условиях стресса.
Статья Jennifer K. Lee et al. Tension stimulation drives tissue formation in scaffold-free systems опубликована в журнале Nature Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of California – Davis: Artificial cartilage under tension as strong as natural.