Томские и американские ученые предложили новый материал для регенеративной медицины

Ученые поясняют, что новый материал — это трехмерный каркас из биодеградируемого материала, наполненный особыми ингибиторами (получены в Томском политехе), которые «выключают» работу ферментов, отвечающих за реакцию воспаления. Такая реакция возникает в иммунных клетках в ответ на внешние раздражители. В данном случае такой раздражитель — это собственно регенеративный материал.

Сейчас в арсенале исследователей не очень много инструментов для регулирования иммунного ответа, поясняет один из авторов статьи, инженер лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Ксения Станкевич: «Можно работать с белками, но это сложно. Можно использовать соединения, которые просто убивают иммунные клетки, но они губительны и для других клеток. Мы пошли по другому пути и предлагаем использовать ингибиторы, помещенные непосредственно в сам материал для восстановления дефекта».

Подобные трехмерные каркасы из тонких полимерных нитей, переплетенных друг с другом в разных направлениях, называются скаффолдами. В регенеративной медицине их используют в случае травм костных и мягких тканей, размещая в месте дефекта, а новая ткань прорастает сквозь скаффолд и заполняет место травмы.

Исследователи использовали для своих скаффолдов основу из биодеградируемого полимера поликапролактона. Изделия из него более эластичны и доступны по цене в сравнении с аналогами. Каркас из поликапролактона создан методом электроспиннинга — вытягивания тончайших волокон из полимерного раствора под действием электрического поля. На стадии получения скаффолда в структуру полимера внедрялись ингибиторы.

«Ингибиторы нужны для подавления или замедления физиологических и физико-химических процессов. Они воздействуют на ферменты. Для этого фермент и ингибитор должны подходить друг к другу, как замок и ключ, — поясняет Ксения Станкевич. — Одна из групп ферментов, отвечающих за воспалительный процесс, — это группа JNK. В Томском политехе ранее мы получили новые перспективные ингибиторы, которые показали высокую биологическую активность в подавлении работы этих ферментов… Особенность наших скаффолдов заключается в использовании специфических ингибиторов, а также в том, что мы можем их высвобождать из материала постепенно, оказывая пролонгированное действие. Это происходит в основном за счет постепенной естественной деградации полимера. Деградирует он до биосовместимой 6-гидроксикапроновой кислоты, которую организм человека может утилизировать».

Иммунный ответ клетки представляет собой целый каскад биохимических процессов. Ингибиторы связываются с ферментами и блокируют их работу. Таким образом, при подавлении работы одного из звеньев выключается вся последующая цепочка реакций.

«В этой статье мы представляем результаты исследований на иммунных клетках, выделенных из человеческой крови, и клеточных линиях. В дальнейшем мы будем искать возможности для проведения исследований in vivo. В перспективе наши скаффолды могли бы применяться для восстановления дефектов мягких тканей, для снижения негативных последствий после инфаркта и инсульта, — отмечает ученый. — Скаффолды из различных материалов уже внедряются в медицинскую практику в развитых странах, но говорить об их широком применении пока не приходится. Но это вопрос времени, поэтому продолжается поиск наиболее эффективных материалов и биологически активных соединений».