Восстановление поврежденных костных структур после тяжёлых травм или несчастных случаев проходит очень трудно. Это далеко не самый приятный, длительный и к тому же дорогостоящий процесс. Но теперь заменить кость или её участок, а также ускорить заживление поможет новая технология.
Группе учёных под руководством профессора Горданы Вунжак-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic) из Колумбийского университета удалось вырастить в лабораторных условиях полноценную кость, которая повторила первоначальную анатомическую структуру "прародительницы".
В ходе работы специалисты использовали жировую ткань свиньи, а также костную ткань, взятую у коров.
Первоначально 14 свиньям удалили 6-сантиметровую часть челюстной кости (ту, которая принимает на себя всё напряжение при жевании).
Для замены этой части был создан каркас из кости голени коровы (из неё удалили все живые клетки, оставив лишь белковую матрицу). Далее этой пористой заготовке при помощи компьютера, 3D-моделирования и лазера придали нужную форму – так же как скульптор с ювелирной точностью вытачивает свои шедевры.
Затем из заранее взятой жировой ткани специалисты выделили мезенхимальные стволовые клетки. Последние известны своей способностью дифференцироваться в остеобласты (клетки костной ткани) и хондроциты (клетки хрящей).
Однако просто покрыть ими "каркас" оказалось недостаточно. По словам авторов нынешней работы, он бы в этом случае сработал как пальто, просто надетое сверху – стволовые клетки не проникли бы в структуру. Поэтому учёным пришлось сделать надрезы, чтобы клетки проникли внутрь. Далее в течение трёх недель клетки приживались в этом инкубаторе, наполняя каркас, постепенно костная ткань начала расти.
Из четырнадцати отобранных для эксперимента свиней шесть получили импланты с собственными "прижившимися" тканями, ещё шестерым трансплантировали кости "в пальто" — просто покрытые клетками, остальные две особи были оставлены с "чистыми" костями, чтобы можно было для сравнения проследить за самостоятельным заживлением их челюсти.
За животными наблюдали в течение шести месяцев, и результаты оказались многообещающими. Челюстная кость восстановилась во всех трёх группах, при этом более качественно процесс проходил именно у первой группы.
Челюстные кости также прошли испытания на механическую прочность – проверку их основной функции, и трансплантированные части выдержали то же напряжение, что и родные натуральные кости свиней.
Отмечается также, что во второй группе кости через некоторое время начали уменьшаться, а роста костной ткани не наблюдалось – деградация началась ещё до того, как кость окончательно сформировалась и прижилась.
Как подчёркивается в пресс-релизе университета, лицевые кости являются особенно сложной частью скелета, когда речь идёт о реконструкции. Здесь требуется максимальная точность, чтобы все самые тонкие черты соответствовали оригиналу. При этом они должны быть достаточно прочными. Так, в случае челюстной кости важно полностью сохранить жевательную функцию.
Авторы статьи, вышедшей в журнале Science Translational Medicine, отмечают, что в будущем – после проведения всех клинических испытаний и одобрения со стороны регулирующих организаций – методику можно будет использовать не только для восстановления потерянных или повреждённых костей, но и устранять с её помощью врождённые дефекты.
Напомним, что ранее "Вести.Наука" рассказывали о том, как в организме свиньи прижились и начали работать выращенные в лаборатории почки.
