Биоактивный гидрогель восстановит хрящевую ткань

Травмы коленных суставов портят жизнь не только спортсменам, но и обычным людям, ведущим активный образ жизни. Существующие хирургические методы восстановления поврежденных хрящей дорогостоящи, вызывают осложнения и часто оказываются неэффективными в долгосрочной перспективе. Даже после успешно проведенной операции дегенерация хрящевой ткани может продолжаться и приводить к развитию болезненного артрита.

Исследователи университета Айовы, работающие под руководством доктора Джеймса Мартина (James Martin), надеются решить эту проблему с помощью разрабатываемого ими минимально инвазивного, практичного и недорогого подхода, заключающегося во введении в поврежденный сустав биоактивного гидрогеля.

Ранее авторы обнаружили в хрящевой ткани так называемые хондрогенные клетки-предшественники (ХКП), созревание которых приводит к формированию новой хрящевой ткани. Эта находка была достаточно неожиданной, так как она опровергла общепринятое мнение, согласно которому хрящевая ткань является одной из немногочисленных тканей организма человека, не способных к самовосстановлению.

Исследователи также идентифицировали молекулярные сигнальные факторы, привлекающие эти клетки из окружающей здоровой ткани в зоны повреждения и стимулирующие их превращение в новые хондроциты. Одни из этих сигналов – фактор стромальных клеток-1 (SDF1) – является своего рода приводным маяком для хондрогенных клеток-предшественников.

В рамках эксперимента авторы выделили фрагменты хрящевой ткани бедренного сустава девяти коров и культивировали их в течение 2 суток в специальной среде. После этого в хрящах были проделаны сквозные отверстия диаметром 4 миллиметра, которые заполнили гидрогелем, состоящим из фибрина и гиалуроновой кислоты и обогащенным фактором стромальных клеток-1. Это вызвало миграцию хондрогенных клеток-предшественников в зону повреждения, а последующее введение в культивационную среду трансформирующего фактора роста бета-1 обеспечило созревание этих клеток и формирование новой хрящевой ткани, полностью заполнявшей дефект.

Полученное с помощью конфокального микроскопа изображение
демонстрирует хондрогенные клетки-предшественники, мигрирующие в зону повреждения хряща
после введения гидрогеля, содержащего фактор стромальных клеток-1. Фото: University of Iowa Health Care.

Новая ткань интегрировалась в основной хрящевой фрагмент без формирования рубцов, при этом по структуре и внешнему виду она не отличалась от нормального хряща. В то же время ее механическая прочность несколько уступала прочности нормальной хрящевой ткани, однако авторы считают, что эту проблему можно решить с помощью физиотерапевтических процедур и физических упражнений.

Для трансформации нового подхода в пригодную для клинического использования терапию исследователям надо разработать гель, последовательно высвобождающий фактор стромальных клеток-1, привлекающий клетки-предшественники, и фактор роста, стимулирующий их созревание. Они планируют протестировать две технологии: введение в гель наноплазмид, кодирующих генетическую последовательность нужных факторов, или нагруженных этими факторами наносфер.

Начало доклинических исследований разработанной методики на животных моделях запланировано на ближайший год, а через пять лет авторы надеются подготовить все необходимое для проведения клинических исследований.

Статья Yin Yu et al. Use of Recombinant Human Stromal Cell–Derived Factor 1alfa–Loaded Fibrin/Hyaluronic Acid Hydrogel Networks to Achieve Functional Repair of Full-Thickness Bovine Articular Cartilage Via Homing of Chondrogenic Progenitor Cells опубликована в журнале Arthritis & Rheumatology.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

08.05.2015