Рост костной ткани – многоэтапный процесс: стволовые клетки дифференцируются в клетки хряща, которые затем превращаются в костные клетки. Чтобы стволовые клетки стали костными, они должны испытывать некоторое механическое напряжение.
Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго в сотрудничестве с коллегами из Университета Пенсильвании и Университета Кейз Вестерн разрабатывают уникальную систему, которая доставляет стволовые клетки к дефектам кости, также использует гибкие фиксаторы – спицы и стержни, которые скрепляют кости и обеспечивают регулируемое механическое напряжение.
Группа исследователей обнаружила способ обеспечить своевременное высвобождение двух факторов роста, которые имитируют естественный процесс формирования кости во время эмбрионального развития.
Система из стволовых клеток, гибких фиксаторов и своевременно высвобождающихся факторов роста в перспективе сможет восстанавливать крупные дефекты кости или переломы у людей. Воздействие правильных факторов роста в нужное время стимулирует развитие кости из стволовых клеток так же, как это происходит во время естественного заживления и развития кости. В предыдущей работе авторы разработали гибкие фиксаторы и «конденсаты» стволовых клеток, которые представляют собой массу стволовых клеток, соединенных друг с другом так, что их можно перемещать в виде пластин или заплаток. Форма конденсата позволяет укладывать стволовые клетки на определенные участки тела (в трещины или другие дефекты кости) без риска их вымывания, как это часто бывает, когда стволовые клетки доставляются посредством инъекции. При совместном использовании конденсаты и гибкие фиксаторы позволили улучшить заживление дефектов кости у крысиных моделей.
В текущем исследовании было решено добавить еще один слой в систему восстановления костной ткани – несколько факторов роста. Один из них помогает трансформировать стволовые клетки в хрящевые, это так называемый трансформирующий фактор роста (TGF-β1). Второй фактор способствует превращению хрящевых клеток в костные и называется костным морфогенным белком (BMP-2).
У крыс с дефектами бедренной кости применение новой многокомпонентной системы заживления стимулировало рост новой кости через 12 недель с полным восстановлением функции, результат превзошел эффект применения системы без факторов роста или применения изолированно только факторов роста.
Достигнутый эффект сопоставим с одобренным FDA методом пропитанной BMP-2 коллагеновой губки, которую наносят на дефекты костей позвоночника. Разница в том, что коллагеновая губка может привести к образованию кости там, где она не нужна, а новая система гарантирует рост костной ткани только в тех участках, куда был помещен конденсат, насыщенный факторами роста.
Статья S. Herberg et al. Combinatorial morphogenetic and mechanical cues to mimic bone development for defect repair опубликована в журнале Science Advances.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru пос материалам UIC Today: Addition of growth factors to unique system helps new bone formation.
