Биоинженер Андрес Гарсиа (Andrés García) и его коллеги из Технического института Джорджии (США) разработали новую методику заживления ран, напоминающую о научной фантастике, например, сериале «Звездный путь», где раны героев исцеляются на глазах под воздействием лечебного света. Ученые использовали RGD-пептиды, активизирующиеся под влиянием света, для стимулирования важного фактора заживления ран — роста кровеносных сосудов. О новом методе ускорения интеграции пересаженной ткани рассказывает журнал Science со ссылкой на статью в журнале Nature Materials.
В последнее десятилетие ученые активно использовали свет, воздействуя на химические процессы на уровне клеток и пробирок. Не менее активно изучалось воздействие света разной длины на живые организмы. Трудность в том, что в человеческом теле сосуществуют сотни типов клеток и еще больше различных биологических молекул. Для решения этой проблемы Гарсиа и его коллеги использовали гель на водной основе, обогащенный аргинилглициласпарагиновой кислотой (RGD-пептидом) — организм использует это вещество, чтобы стимулировать рост новых тканей. Затем они «спрятали» эти пептиды под другими молекулами, чтобы его действие не началось слишком рано. Под воздействием ультрафиолетового облучения пептид освобождался и начинал действовать.
Затем ученые провели ряд лабораторных экспериментов на грызунах. Они сделали небольшие надрезы на спинках мышей и внедрили гидрогель им под кожу. Исследователи разделили подопытных животных на три группы: одну они немедленно подвергли воздействию УФ-лучей, вторую — через семь дней, а третью — спустя две недели. Ткани восстановились вне зависимости от того, в какой момент они были облучены. Однако в первой группе, в которой RGB-пептид был активирован сразу после введения, произошла реакция иммунитета мышей, который распознал его как инородное тело, ткань вокруг надреза зарубцевалась и эффект был слабее желаемого. Зато в двух друших группах иммунная реакция была гораздо слабее и гидрогель лучше интегрировался в организм животных.
На следующем этапе эксперимента исследователи ввели гидрогель, который наряду с RGB-пептидом содержал т.н. эндотелиальный фактор роста сосудов, который стимулирует рост новых кровеносных сосудов. В имплантированном гидрогеле, содержащем это вещество, процесс васкуляризации, т.е. появления сети кровеносных сосудов, пошел быстрее. Это важный результат, потому что одна из проблем при заживлении после пересадки тканей заключается в том, что новая ткань не может долго прожить без регулярного кровоснабжения, а новый метод как раз ускоряет рост кровеносных сосудов через новую ткань. Этот метод можно будет, в случае успеха, применить, например, для ускоренного вживления в организм человека тканей, выращенных в лабораториях.
Но есть и ряд проблем. Чтобы активизировать высвобождение пептида из гидрогеля, ученые были вынуждены использовать ультрафиолетовое излучение, но он плохо проникает сквозь кожу — всего на 0,5 мм. Эксперименты на мышах показали, что только 10% излучения прошла дальше, но и этого оказалось достаточно. Однако у людей кожа гораздо толще. Кроме того, облучение ультрафиолетом опасно, так как оно может спровоцировать меланому (хотя 10-минутный сеанс, скорее всего, безопасен). Чтобы решить эти проблемы, ученые работают над возможностью примененения инфракрасного изучения — проникающего глубже и менее опасного.
Эксперты нашли проект весьма перспективным. Так, биоинженер Маттиас Лютольф (Matthias Lütolf) из Технологического института Лозанны (Швейцария) отмечает, что многое в организме невозможно восстановить из-за склонности тканей к рубцеванию. Возможно, новый метод помог бы взять этот процесс под контроль. Другой биоинженер, Дженифер Эллиссиф (Jennifer Elisseeff) из университета Джона Хопкинса в Балтиморе (США) говорит, что новый метод мог бы помочь людям, больным диабетом, поскольку он даст возможность вживить глюкометры прямо в тело пациента и минимизировать воспалительные процессы после операции. Это помогло бы сделать замеры уровня сахара в крови более удобными и комфортными.
Биоинженерия является сегодня, пожалуй, наиболее активно развивающимся направлением на стыке естественных и технических наук, а также медицины. Ранее портал Научная Россия рассказывал об исследовании, в ходе которого удалось активизировать процесс «сгорания» жировых клеток. В другом проекте, связанном со стволовыми клетками, была найдена их «кнопка включения/выключения».
Фото: решетка ультрафиолетового облучения включает флюоресцентный рисунок в биоматериале, помещенном под кожей живого животного (GARCÍA LABORATORY/GEORGIA TECH). Источник: www.science.org
