Норвежско-швейцарской исследовательской группе удалось вырастить клетки хрящевой ткани с использованием водорослей. Более того, новые клетки могут уменьшить воспаление суставов. Эта новость дает надежду людям, страдающим от артроза, также известному как остеоартрит.
В настоящее время нет доступных лекарств или лечения для состояния, которое заставляет хрящевую ткань изнашиваться в ответ на разрушение ее коллагеновых волокон. Состояние очень болезненно. Нагрузка на костную структуру в суставе становится слишком большой, что приводит к воспалению и мелким переломам кости. Около половины людей страдают от артроза в течение своей жизни.
Таким образом, новость о том, что исследовательская группа преуспела в выращивании хрящевой ткани с использованием макроводорослей (коричневых водорослей) в качестве сырья, привлекло внимание всего мира.
Исследователь SINTEF Ойштен Арлов, который ежедневно работает с биотехнологией и наномедициной, является членом команды, которая произвела эти сенсационные результаты. «Когда я учился в докторантуре под руководством профессора Гудмунда Скьяка-Брека, моя цель состояла в том, чтобы манипулировать структурой альгината (состоящей из цепи сахаридных молекул), чтобы придать ему новые биологические свойства», – говорит Арлов.
Арлову и его коллегам в SINTEF теперь удалось модифицировать альгинат, чтобы он действовал как каркас, на котором могут расти клетки.
«Естественный каркас клеток, называемый внеклеточной матрицей, состоит из коллагена и специальных типов углеводов, и именно они разрушаются у людей, страдающих артрозом», – объясняет Арлов.
Почти четыре года назад с Арловым связалась команда из института технологий ETH Zürich в Швейцарии. Они столкнулись с его докторскими исследованиями, потому что работали с аналогичным проектом для международной федерации футбола FIFA, которая очень заинтересована в возможности ремонта хряща на коленях пострадавших футболистов.
FIFA теперь отказалась от проекта, но SINTEF и швейцарская команда продолжали работать вместе, и их последние результаты привлекли внимание всего мира.
«В наших лабораториях мы используем коричневые водоросли в качестве сырья», – говорит Арлов. «Причина этого заключается в том, что альгинат морских водорослей может образовывать гель, который подходит как среда для роста клеток, потому что он похож на среду естественного роста клеток», – говорит он.
Но альгинат сам по себе не стимулирует рост клеток, и поэтому исследователи пытаются сделать химические модификации. Они достигают этого, комбинируя сульфат, который характерен для углеводов, происходящих в естественной хрящевой ткани. Сульфат позволяет альгинатам действовать в качестве рецепторов для нескольких сигналов ключевых молекул, которые клетки выделяют, чтобы позволить им «общаться друг с другом».
Таким образом, местная среда клеток жизненно важна для их роста и нормальной работы. Проще говоря, мы можем сказать, что эти новые альгинаты имитируют природу и обеспечивают клеткам сообщение.
«Используя этот подход, нам удалось заставить клетки хряща выживать и делитьс in vitro – на стеклянных блюдах в лаборатории», – говорит Арлов.
Хотя SINTEF в Норвегии производит среду для роста клеток, исследовательская группа в Цюрихе изучает культуры клеток.
«Мы замораживаем сухой материал, который мы производим, и отправляем его в виде порошка в Швейцарию по почте», – говорит Арлов.
Когда он поступает, сульфатированный альгинат растворяют в воде и смешивают с клетками. Затем добавляют кальций с образованием геля, который удерживает клетки на месте.
Противовоспалительные свойства
Результаты из Швейцарии были очень успешными, не в последнюю очередь благодаря тому, что произведенные клетки также продемонстрировали, что они оказывают противовоспалительное действие.
Этот поворот уменьшил влияние так называемого окислительного стресса, что способствует ускорению деградации хрящевой ткани. Этот положительный эффект увеличивался с увеличением содержания сульфата в альгинате.
Следующий шаг – протестировать новые материалы и лабораторную хрящевую ткань на мышах.
«Мы надеемся, что однажды мы сможем использовать эту технологию, чтобы остановить развитие артроза и восстановить утраченную хрящевую ткань», – говорит Арлов.
Оставить комментарий