Амортизирующие фиброзно-хрящевые диски, находящиеся между позвонками, могут разрушаться из-за ударных нагрузок (например, в момент автомобильной аварии) или попросту изнашиваться по мере старения человека (проблема актуальна и для людей среднего возраста с ожирением). В результате такие пациенты страдают от сильнейшей боли в спине.
Многие учёные разрабатывают искусственную замену межпозвоночным дискам, но недавнее исследование показало, что уже в скором времени им на смену могут прийти более совершенные биоинженерные аналоги.
Несмотря на то, что замена разрушенных межпозвоночных дисков синтетическими аналогами вполне способна облегчить боль, учёные из Университета Пенсильвании утверждают, что подобные имплантаты не так уж совершенны. Они же создали биоинженерные межпозвоночные диски, которые будут в разы лучше синтетических "коллег".
Подобные межпозвоночные диски больше похожи на настоящие, так как изготавливаются при помощи мезенхимальных стволовых клеток (МСК) "пациента". На данный момент в качестве таковых выступают лабораторные животные. МСК, напомним, могут преобразовываться в хрящевую ткань.
Учёные выделяют МСК и добавляют их в матрицу из гидрогеля и полимера, действующую как строительные леса. Матрицу при этом зажимают между двумя полимерными пластинами.
Стволовые клетки размножаются и заполняют этот каркас, постепенно заменяя его хрящом. В конечном итоге получается диск, состоящий из собственной хрящевой ткани животного. Им впоследствии можно заменить один из существующих (повреждённых) межпозвоночных дисков животного в ходе хирургической операции.
Разработка уже протестирована на животных. Сначала учёные испытали миниатюрные версии такого диска. Для этого они имплантировали диски в позвоночник живых крыс (в области хвоста). Диски успешно прижились и нормально функционировали спустя пять недель.
Как поясняют учёные, такие диски официально называются дискообразные структуры, или DAPS (disc-like angle ply structures).
Совсем недавно американские учёные усовершенствовали DAPS. Разработку снова проверили на крысах: диски отлично функционировали в хвостах животных спустя 20 недель после имплантации.
Сообщается, что такие диски сохранили структуру и демонстрировали механические свойства, свойственные естественным дискам.
Во второй части испытаний более крупные DAPS были имплантированы в шейный отдел позвоночника коз. Они оставались в хорошем состоянии спустя восемь недель и демонстрировали нужные механические свойства.
Специалисты поясняют, что козы были выбраны для этих испытаний из-за размеров межпозвоночных дисков их шейного отдела (они аналогичны человеческим).
На сегодняшний день учёные планируют проведение более длительных испытаний на козах, а затем, возможно, и на людях.
"Это важный шаг: вырастить такой большой диск в лаборатории, поместить его в дисковое пространство, а затем начать его интеграцию с окружающей родной тканью. Это очень многообещающе", — говорит старший автор исследования профессор Роберт Мак (Robert L. Mauck).
Результаты работы представлены в научном издании Science Translational Medicine.
Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о губчатом материале, который поможет ликвидировать полости в позвоночнике, остающиеся после удаления опухолей.
