ТАСС, 12 августа. Российские ученые создали на основе растительных полисахаридов (пектинов) искусственную внеклеточную среду. Ее можно использовать для восстановления нервной тканей, консервации клеток и выращивания тканей органов. Статью с результатами работы опубликовал научный журнал International Review of Neurobiology.
Гидрогели, разработанные в Школе биомедицины ДВФУ, представляют собой растительные углеводные материалы из модифицированных пектинов. Они подходят для восстановления нервной ткани, которая повреждается при опухолях мозга, а также из-за травм и нейродегенеративных болезней.
"Некоторые варианты наших внеклеточных матриксов-гидрогелей способны подавлять размножение клеток глиомы, злокачественной опухоли головного мозга, а их химические модификации можно использовать, чтобы сохранять потенциал нормальных нервных стволовых клеток, "консервировать" их в недифференцированном состоянии, сохраняя их жизнеспособность и потенциал на будущее. Это интересно для развития клеточных биотехнологий регенеративной медицины", – рассказал руководитель исследования, заместитель директора по развитию ШБМ ДВФУ Вадим Кумейко.
По его словам, биоинженерные решения, связанные с применением внеклеточных матриксов из пектинов, нужно тщательно проверять. Однако ученые рассчитывают, что в перспективе полученные гидрогели можно будет имплантировать в область резекции опухоли мозга, чтобы убивать оставшиеся после операции опухолевые клетки, одновременно сохраняя потенциал здоровых клеток для дальнейшего восстановления.
Особенности нервной системы
Внеклеточное пространство в организме человека представляет собой сложную молекулярную сеть – матрикс. Он состоит из двух главных компонентов: белкового и углеводного. Матрикс нервной системы в большей степени углеводный, напоминает по физико-химическим свойствам мармелад или "птичье молоко". Этим он существенно отличается от более упругого и жесткого матрикса с преобладанием белкового компонента, который свойственен для соединительных тканей. По углеводному матриксу клеткам практически невозможно передвигаться.
При этом опухолевые клетки могут управлять жесткостью окружающего их внеклеточного пространства, добавляя в него белковые компоненты. Таким образом они сами "стелят" себе дорогу, по которой убегают, чтобы метастазировать и образовывать новые опухоли в других регионах организма.
"Имплантированный после удаления опухоли матрикс с преобладанием углеводного компонента не только сдержит рост и распространение клеток, но и прекрасно подойдет в качестве средства доставки высокотоксичных лекарств. Такие лекарства будут высвобождаться из него постепенно, нанося меньший вред организму в целом и убивая оставшиеся опухолевые клетки. На следующем этапе, чтобы стимулировать регенерацию и рост отростков нервных клеток, можно посредством инъекции имплантировать в прооперированную область более жесткий матрикс, включающий большую долю белков", – пояснил Кумейко.
В дальнейшем ученые планируют исследовать, как состав пектинового матрикса будет влиять на скорость высвобождения лекарств, и какое сочетание углеводных и белковых компонентов будет способствовать восстановлению нервной ткани без рубцов и характерной для опухолевой ткани чрезмерной плотности. Пока что в мире очень мало материалов, которые одобрены для биоинженерии нервной ткани и клинической практики, в основном они предназначены для регенерации периферической, а не центральной нервной системы.