Новосибирские биологи разработали искусственные заменители кровеносных сосудов. Созданные учеными биопротезы позволяют снизить риск воспаления, тромбоза и других процессов, которые приводят к повторному дефициту кровообращения.
Биологические протезы кровеносных сосудов разработали ученые Института цитологии и генетики СО РАН совместно с клиникой Мешалкина, Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и студентами НГУ. Им удалось создать эффективный метод получения тканеинженерных конструкций, свойства которых максимально приближены к физиологическим.
Как отметили в НГУ, разработка должна решить, в том числе, актуальную для сосудистой хирургии проблему с получением заменителей для сосудов малого диаметра. Зачастую использовать сосуды самого пациента невозможно по медицинским показаниям, а у синтетических материалов есть ряд недостатков. Тканевая инженерия позволяет решить эту проблему – ученые не только подбирают источники клеток, моделирующих естественную структуру сосуда, но и подходящие для их заселения материалы.
«Для разработки тканеинженерных конструкций мы использовали эндотелиальные (выстилающие кровеносные сосуды) и гладкомышечные (создающие сосудистый тонус) клетки отходного послеоперационного материала миокарда человека, – рассказала студент факультета естественных наук НГУ Анна Смирнова, которая участвует в этом проекте. – Технология получения этих клеток была ранее разработана в нашей лаборатории эпигенетики развития Института цитологии и генетики (заведующий лабораторией – доктор биологических наук, профессор Сурен Минасович Закиян). Заселение сосудистых протезов этими клетками увеличит срок службы трансплантата за счет их способности вырабатывать межклеточный матрикс».
Новосибирские биологи создали тканеинженерные конструкции на основе мембран из поликапролактона и хитозана, заселенных эндотелиальными и гладкомышечными клетками кардиальных эксплантов человека. Такое сочетание клеток и материалов необходимо, чтобы трансплантат был прочным, долговечным и физиологичным.
«Использование материала, состоящего из смеси хитозана и поликапролактона, для создания тканеинженерных конструкций также имеет свои преимущества. Хитозан обладает благоприятными биологическими свойствами (отсутствие иммуногенности, биосовместимость, биоразлагаемость и антимикробная активность). Но полученные на его основе материалы не обладают достаточной механической прочностью. Поэтому хитозан смешивают с поликапролактоном, который компенсирует этот недостаток – смесь компонентов приносит больше пользы, чем каждый по отдельности», – объяснила Смирнова.
Экспериментально ученые доказали, что человеческие клетки после заселения на такие мембраны сохраняют свои свойства. Они также вычислили оптимальное соотношение компонентов для более эффективной пролиферации клеток на поверхности материала. По мнению исследователей, разработанный ими метод может стать основой для создания функциональных трансплантатов сосудов малого диаметра со свойствами, максимально приближенными к физиологическим. Они предполагают, что заселять биопротез можно будет клетками самого пациента, что позволит избежать отторжения и иммунной реакции.
«Было прооперировано 44 мыши, которые подразделялись на две группы (контрольные – с незаселенными заплатами из поликапролактона, и экспериментальные – с заселенными). Я принимала участие в эксперименте, – рассказала Анна Смирнова. – За животными наблюдали в течение 24 недель. Исследования с помощью УЗ и МРТ подтвердили, что после имплантации на протяжении всего срока эксперимента аорта остается проходимой, в биопротезе сохраняется пульсирующий кровоток. Для того, чтобы подтвердить сохранность клеток после трасплантации, в контрольных точках эксперимента (2, 4, 12, 24 недель после операции) проводили гистологический анализ, исследовали снимки с помощью конфокального микроскопа. В незаселенных клетками протезах не формируется специализированного эндотелиального и гладкомышечного слоя, что может впоследствии привести к стенозу и закупорке сосудов. Клеточно-заселенные тканеинженерные протезы формируют необходимые функциональные слои клеток и хорошо интегрируются в окружающие ткани».
Ученые установили, что у клеточно-заселенных тканеинженерных конструкций есть преимущество над незаселенными, и это особенно важно для разработки заменителей сосудов малого диаметра.
Новосибирские ученые создали биологические протезы сосудов
Новосибирские биологи разработали искусственные заменители кровеносных сосудов. Созданные учеными биопротезы позволяют снизить риск воспаления, тромбоза и других процессов, которые приводят к повторному дефициту кровообращения.
Биологические протезы кровеносных сосудов разработали ученые Института цитологии и генетики СО РАН совместно с клиникой Мешалкина, Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и студентами НГУ. Им удалось создать эффективный метод получения тканеинженерных конструкций, свойства которых максимально приближены к физиологическим.
Как отметили в НГУ, разработка должна решить, в том числе, актуальную для сосудистой хирургии проблему с получением заменителей для сосудов малого диаметра. Зачастую использовать сосуды самого пациента невозможно по медицинским показаниям, а у синтетических материалов есть ряд недостатков. Тканевая инженерия позволяет решить эту проблему – ученые не только подбирают источники клеток, моделирующих естественную структуру сосуда, но и подходящие для их заселения материалы.
«Для разработки тканеинженерных конструкций мы использовали эндотелиальные (выстилающие кровеносные сосуды) и гладкомышечные (создающие сосудистый тонус) клетки отходного послеоперационного материала миокарда человека, – рассказала студент факультета естественных наук НГУ Анна Смирнова, которая участвует в этом проекте. – Технология получения этих клеток была ранее разработана в нашей лаборатории эпигенетики развития Института цитологии и генетики (заведующий лабораторией – доктор биологических наук, профессор Сурен Минасович Закиян). Заселение сосудистых протезов этими клетками увеличит срок службы трансплантата за счет их способности вырабатывать межклеточный матрикс».
Новосибирские биологи создали тканеинженерные конструкции на основе мембран из поликапролактона и хитозана, заселенных эндотелиальными и гладкомышечными клетками кардиальных эксплантов человека. Такое сочетание клеток и материалов необходимо, чтобы трансплантат был прочным, долговечным и физиологичным.
«Использование материала, состоящего из смеси хитозана и поликапролактона, для создания тканеинженерных конструкций также имеет свои преимущества. Хитозан обладает благоприятными биологическими свойствами (отсутствие иммуногенности, биосовместимость, биоразлагаемость и антимикробная активность). Но полученные на его основе материалы не обладают достаточной механической прочностью. Поэтому хитозан смешивают с поликапролактоном, который компенсирует этот недостаток – смесь компонентов приносит больше пользы, чем каждый по отдельности», – объяснила Смирнова.
Экспериментально ученые доказали, что человеческие клетки после заселения на такие мембраны сохраняют свои свойства. Они также вычислили оптимальное соотношение компонентов для более эффективной пролиферации клеток на поверхности материала. По мнению исследователей, разработанный ими метод может стать основой для создания функциональных трансплантатов сосудов малого диаметра со свойствами, максимально приближенными к физиологическим. Они предполагают, что заселять биопротез можно будет клетками самого пациента, что позволит избежать отторжения и иммунной реакции.
«Было прооперировано 44 мыши, которые подразделялись на две группы (контрольные – с незаселенными заплатами из поликапролактона, и экспериментальные – с заселенными). Я принимала участие в эксперименте, – рассказала Анна Смирнова. – За животными наблюдали в течение 24 недель. Исследования с помощью УЗ и МРТ подтвердили, что после имплантации на протяжении всего срока эксперимента аорта остается проходимой, в биопротезе сохраняется пульсирующий кровоток. Для того, чтобы подтвердить сохранность клеток после трасплантации, в контрольных точках эксперимента (2, 4, 12, 24 недель после операции) проводили гистологический анализ, исследовали снимки с помощью конфокального микроскопа. В незаселенных клетками протезах не формируется специализированного эндотелиального и гладкомышечного слоя, что может впоследствии привести к стенозу и закупорке сосудов. Клеточно-заселенные тканеинженерные протезы формируют необходимые функциональные слои клеток и хорошо интегрируются в окружающие ткани».
Ученые установили, что у клеточно-заселенных тканеинженерных конструкций есть преимущество над незаселенными, и это особенно важно для разработки заменителей сосудов малого диаметра.
