Трехмерная модель костного мозга производит тромбоциты

Международная группа исследователей, работающая под руководством ученых из университета Тафтса (США) и университета Павии (Италия), разработала уникальную трехмерную тканевую систему, воспроизводящую сложную структуру и физиологические параметры костного мозга человека. Эта система, использующая в качестве биологического матрикса пористый белок шелка, способна продуцировать функциональные тромбоциты, потенциально пригодные для клинического использования, а также может использоваться в качестве лабораторной системы для изучения заболеваний крови и оценки эффективности экспериментальных препаратов.

Тромбоциты могут выполнять в организме совершенно противоположные роли. Они обеспечивают сворачивание крови, спасая человека от кровопотери при повреждениях различного характера. В то же время им принадлежит патологическая роль при инфарктах миокарда, инсультах, воспалении и раке. Формирование тромбоцитов, как и других клеток крови, происходит в костном мозге, заполняющем полости губчатых костей. Помимо кроветворных клеток в формировании микроокружения костного мозга участвует множество клеток различных типов, в том числе эндотелиальные клетки кровеносных сосудов, а также компоненты внеклеточного матрикса.

Идеальным материалом для воспроизведения микроокружения костного мозга оказался белок шелка, уникальная молекулярная структура которого позволяет создавать модели, формы и плотность которых варьируют в широких пределах, что исключительно важно для правильного формирования тромбоцитов. Более того, шелк биосовместим и обладает способностью стабилизировать биоактивные агенты при нормальных температурах. Шелк также нейтрален по отношению к тромбоцитам, что исключается запуск механизма тромбообразования, обеспечивая возможность выделения функциональных тромбоцитов из биореактора.

Новая система состоит из микротрубочек, сотканных из шелка, коллагена и фибронектина и окруженных пористым губчатым материалом из белка шелка. В эту систему вносятся предшественники тромбоцитов – мегакариоциты, – а также активные эндотелиальные клетки и белки, поддерживающие процесс формирования тромбоцитов.

В новой тканевой системе продуцирующие тромбоциты клетки – мегакариоциты (окрашены голубым) –
высвобождают выглядящие как волокна предшественники тромбоцитов (окрашены зеленым),
впоследствии превращающиеся в зрелые тромбоциты.

Лабораторные тесты показали, что сформировавшиеся в системе и выделенные из нее тромбоциты успешно формируют кровяные тромбы. Несмотря на то, что в условиях системы один мегакариоцит формирует гораздо меньше тромбоцитов, чем в организме, новый биореактор значительно превосходит все предыдущие разработки.

Разработчики надеются, что помимо предоставления платформы для изучения процессов, регулирующих формирование тромбоцитов и развитие нарушений этого процесса, новый биореактор в будущем можно будет использовать для продукции пригодных для клинического использования тромбоцитов, а также факторов роста, способствующих заживлению ран, в том числе язв и ожогов, а также стимуляции регенерации костной ткани в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Статья C. A. Di Buduo et al. Programmable 3D silk bone marrow niche for platelet generation ex vivo and modeling of megakaryopoiesis pathologies опубликована в журнале Blood.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Tufts University:
3-D Engineered Bone Marrow Makes Functioning Platelets. 

19.02.2015