На кафедре биоинженерии МГУ им. М. В. Ломоносова под руководством академика Михаила Кирпичникова ведутся исследования возможности использования фиброина шелка для регенерации тканей и органов.
Фото: Юрий Дьяконов, Коммерсантъ / купить фото
В ответ на травму в область ранения мигрируют клетки, формирующие грануляционную ткань, которая служит «заплаткой», закрывающей рану. По поверхности грануляционной ткани в зону ранения мигрируют специализированные клетки и предшественники клеток, характерных для поврежденной ткани. Часто процесс заживления идет не в направлении регенерации, а в направлении образования фиброзной ткани, позволяющей быстро закрыть поврежденный участок от инфицирования. В случае обширных поражений организм не способен самостоятельно закрыть повреждение, и тогда возникает потребность в трансплантации ткани (органа).
Трансплантация донорских тканей и органов сопряжена с рядом трудностей, главная из которых – нехватка донорского материала. Человеческие ткани можно заменить искусственными, которые первоначально будут служить вышеописанной «заплаткой», аналогом грануляционной ткани, затем будут разрушаться, замещаясь восстановленной тканью по мере ее регенерации. Таким образом, материал для имплантации должен быть биосовместим, нетоксичен и биодеградируем, а поверхность материала должна способствовать адгезии (сцеплению) клеток и их росту.
Как оказалось, природный полимер, фиброин шелка – основной белок шелка тутового шелкопряда – обладает всеми перечисленными свойствами. Исследования группы Михаила Мойсеновича с кафедры биоинженерии и их зарубежных коллег показали полную совместимость имплантатов фиброина шелка с тканями организма и привлекательность поверхности для клеточного роста. Пластичность материала позволила создавать из него скаффолды (каркасы) различной формы, пористости, механической прочности, вводить в него компоненты внеклеточного матрикса, чтобы создать разнообразные имплантаты: для регенерации кожи, кости и желудочно-кишечного тракта.
К настоящему моменту проведена серия успешных экспериментов на лабораторных животных, в том числе при участии хирургов Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М. Ф. Владимирского. Эксперименты подтвердили большой регенеративный потенциал имплантатов из фиброина шелка, особенно при восстановлении повреждений кишечника.
Кроме того, перспективно использование фиброиновых микроносителей (микрочастиц размером 100-250 мкм) в клеточной терапии. Однако введение субстрат-зависимых клеток в виде суспензии сопровождается их низкой приживаемостью. В связи с этим ведется поиск эффективных микроносителей для доставки клеток в зону повреждения. Исследования показали, что клетки на поверхности микроносителей из фиброина хорошо размножаются, поэтому возможно их выращивание и последующее введение непосредственно с микроносителями, что, возможно, снимет проблему низкой приживаемости клеток при клеточной терапии.
Часть работы выполнена в рамках соглашения №14.604.21.0148 «Биорезорбируемые микроносители для доставки клеток в область заживления и регенерации ран» при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.