РИА Новости. Биологи из МГУ имени М. В. Ломоносова выяснили, что природные полимеры — полиоксиалканоаты, которые синтезируются кишечными бактериями, можно использовать для создания совместимых с организмом клеточных каркасов, в том числе используемых для наращивания на них костной ткани.
Структура поверхности скаффолда, состоящего из слоя пористых микросфер поли-3-оксибутирата. Справа — широкопольная световая микроскопия, увеличение ×10, слева – сканирующая электронная микроскопия, увеличение ×500
© Антон Бонарцев
Полиоксиалканоаты производят как биотехнологическим путем при помощи бактерий, так и по технологий химического синтеза. Синтетические полимеры отличаются по своей структуре от природных. Последние полностью совместимы с тканями организма — они разлагаются ферментами до безвредных соединений, поэтому их используют для изготовления имплантируемых в тело медицинских изделий, например, эндопротезов и шовных нитей. Природные полиоксиалканоаты довольно прочные и пластичные. Кроме того, они могут стимулировать регенерацию костной и хрящевой ткани.
Ученые из МГУ изучили биологические свойства поли-3-оксибутирата — природного предшественника всех полиоксиалканоатов, синтезируемого микроорганизмами, живущими в кишечнике человека, и попробовали сделать из них скаффолды — специальные трехмерные подложки-носители для заселения их стволовыми клетками. Скаффолды используют в регенеративной хирургии для пространственного формирования будущей ткани или органа.
Исследователи получили пористые скаффолды из поли-3-оксибутирата, вымыв соли из полимерного раствора. Затем в экспериментах in vitro, то есть «в пробирке», они показали, что такие каркасы хорошо совместим с разными типами клеток. Стволовые клетки на подложке из биополимера хорошо росли и трансформировались в костные клетки. Это было видно по форме, специфической активности генов и замедлению деления клеток.
Схожие результаты ученые получили в экспериментах in vivo: скаффолды, засеянные стволовыми клетками, имплантировали в кости лабораторных животных. Изделия полностью врастали в ткань и затем замещались ею.
«В этом исследовании при поддержке Российского научного фонда мы постарались разобраться, как связаны биомедицинские свойства и терапевтическая активность полиоксиалканоатов с их природными функциями. Вероятно, эти полимеры могут воздействовать на организм человека через еще не изученные 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», – приводятся в пресс-релизе фонда слова руководителя проекта Вера Воинова, кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника МГУ имени М. В. Ломоносова.
Механизмы биологической активности полиоксиалканоатов по отношению к стволовым клеткам остаются недостаточно изученными. Чтобы проверить, связана ли костная активность поли-3-оксибутирата с его природными функциями как бактериального полимера, на следующем этапе исследований ученые планируют использовать каркасы из него для регенерации слизистой кишечника.
Применение природных полимеров, полностью совместимых с организмом человека, — весьма перспективное направление современной биомедицины, позволяющее создавать с помощью молекулярной инженерии новые ткани и целые органы.
Статья опубликована в журнале World Journal of Stem Cells
Источник: РИА Новости
