Исследователи Института цитологии РАН (ИНЦ РАН) и Физико-технического института (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе впервые получили композитный материал, состоящий из коллагена и нетоксичного природного полимера — карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), который найдет применение в качестве носителя продуктов для клеточной трансплантации. По ряду характеристик полученные гели превосходят аналоги, широко применяемые сегодня в клинической практике. Результаты исследования опубликованы в научном журнале International Journal of Biological Macromolecules (Elsevier B.V.).
Источник: Юлия Нащекина
Коллаген I типа является одним из основных белков внеклеточного матрикса и присутствует в большинстве органов и тканей организма. Он широко используется при создании матриц (скаффолдов) — структур, выступающих носителями различных типов клеток. На основе таких скаффолдов создаются тканеинженерные конструкции, предназначенные для восстановления поврежденных органов и тканей.
Однако существует проблема, которая заключается в контракции (сжатии) коллагенового геля клетками в процессе их культивирования на скаффолде. Недостаточная упругость коллагенового геля приводит к тому, что клетки приобретают округлую форму, что снижает их потенциал к размножению (пролиферации). Кроме того, уменьшается способность синтезировать белки внеклеточного матрикса, а следовательно — формировать структуру, имитирующую нативную ткань и способствующую регенерации тканей после трансплантации в область повреждения.
«Для решения этой проблемы мы впервые получили композитный гель на основе коллагена I типа и природного полимера — карбоксиметилцеллюлозы, который не только не уступает гелю на основе только коллагена I типа, но и превосходит его по ряду характеристик», — отмечает ведущий научный сотрудник, руководитель группы тканевой инженерии ИНЦ РАН Юлия Нащекина.
Так, учеными ИНЦ РАН было показано, что добавление 5% КМЦ улучшает пролиферацию и миграцию клеток на поверхности композитных коллагеновых гелей.
Эксперименты показали, что спустя 3 недели культивирования клеток контракция композитных гелей существенно меньше, чем у аналогов на основе только коллагена. Иммуногистохимическое окрашивание гелей с клетками продемонстрировало равномерное распределение синтезированного клетками фибронектина по всему объему геля, что позволяет сделать предположение: разработанный композитный гель может быть основой для формирования новой ткани in vitro (в лабораторных условиях).
«Таким образом, наша разработка может стать отличной альтернативой с улучшенными характеристиками коллагеновому гелю, который уже достаточно широко используется в клинической практике для культивирования и трансплантации клеток различного тканевого происхождения. Кроме того, он найдет применение для задач длительного культивирования клеток внутри трехмерной конструкции с сохранением ее структуры с целью синтеза новых компонентов внеклеточного матрикса, а также малых молекул, обладающих терапевтическими свойствами», — заключает Юлия Нащекина.
Проведенное исследование является частью большой совместной работы ученых ИНЦ РАН и ФТИ им. А.Ф. Иоффе по созданию новых и модификации существующих видов скаффолдов, которые служат основой для тканеинженерных конструкций, применяемых при восстановлении различных тканей в регенеративной медицине. Результаты исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (№ 21-74-20120-П).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Института цитологии Российской академии наук
