костная тканьГруппа исследователей восстановила отверстие в черепе мыши, повторно отразив «качественную кость», совершив прорыв, который может радикально улучшить заботу о людях, страдающих от серьезной травмы черепа или лица.

Работа объединенной команды исследователей из Северо-Западного университета и Университета Чикаго имела огромный успех, показав, что мощная комбинация технологий способна регенерировать черепную кость, поддерживая кровеносные сосуды только в дискретной области, необходимой без развития рубцовой ткани, — и намного быстрее, чем с предыдущими методами.

«Результаты являются чрезвычайно захватывающими», — сказал Гильермо Эмер, профессор биомедицинской инженерии в Северо-западном инженерном институте Маккормика и профессор хирургии в Школе медицины Фейнберга.

Это исследование было опубликовано в журнале PLOS One при поддержке Китайского совета стипендий, Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований, Чикагского общественного сообщества и Национального центра продвижения трансляционных наук. Расселл Рейд, адъюнкт-профессор хирургии в Медицинском центре Чикагского университета, является автором для корреспонденции по статье. Рейд, его давний соавтор, доктор Тонг-Чуан Хе и его коллеги из Гайд-парка, помогли использовать хирургические и биологические знания и навыки. Первым автором статьи был Зари П. Думанян, входящий в состав хирургического отделения медицинского центра.

«Этот проект стал настоящим совместным проектом, в котором наша Лаборатория регенеративной инженерии обеспечивала базу биоматериалов для экспертизы», — сказал Эмер.

Травмы или дефекты в черепе или лицевых костях очень сложны в лечении, что часто требует от хирурга пересаживания кости из таза пациента, ребер или другого места, что само по себе является болезненным. Трудности увеличиваются, если область травмы большая или если трансплантат необходимо изменять под угол челюсти или изгибы черепа.

Но если все пойдет хорошо с этим новым подходом, это может сделать болезненную костную трансплантацию устаревшей.

В эксперименте исследователи собирали клетки черепа у мыши и проектировали их, чтобы получить мощный белок, способствующий росту костей. Затем они использовали гидрогель Эмера, который действовал как временная подложка, чтобы доставить эти клетки в пораженный участок. По словам Эмера, сочетание всех трех технологий оказалось чрезвычайно успешным.

Использование клеток черепа или челюсти у субъекта означало, что организм не отвергал эти клетки.

Было показано, что белок BMP9 способствует росту костных клеток быстрее, чем другие типы BMP. Важно отметить, что BMP9 также улучшил процесс создания кровеносных сосудов в этом районе. Возможность безопасно доставлять клетки черепа, способные быстро восстанавливать кости на пораженном участке на живом образце, а не использовать их для выращивания костей в лаборатории, что займет очень много времени, обещает терапию, которая может быть более «хирургически дружелюбной и не слишком сложной для расширения масштабов пациентов», — сказал Эмер.

Подложка, разработанная в лаборатории Эмера, которая представляет собой материал на основе лимонной кислоты, называемый PPCN-g, представляет собой жидкость, которая при нагревании до температуры тела становится гелеобразным эластичным материалом. «При применении жидкость, которая содержит клетки, способные продуцировать кость, будет соответствовать форме костного дефекта, чтобы идеально к нему подойти, — сказал Эмер. — Затем она остается на месте в виде геля, локализуя клетки на участке в течение всего срока восстановления». По мере того, как кость снова вырастает, PPCN-g повторно поглощается телом.

«Мы обнаружили, что эти клетки делают естественно выглядящую кость в присутствии PPCN-g, — сказал Эмер. — Новая кость очень похожа на обычную кость в этом месте».

Фактически, метод из трех технологий был успешным на нескольких фронтах: регенерированная кость была более качественной, рост кости происходил только в области, определенной подложкой, область заживала намного быстрее, а новая и старая кости были непрерывно связаны без рубцовой ткани.

Потенциал этой процедуры, если она может быть адаптирована для лечения людей, пострадавших от дорожно-транспортных происшествий или агрессивных раковых заболеваний, которые затронули череп или лицо, может быть огромным и позволит хирургам выполнять столь востребованный вариант операции.

«Процедура реконструкции намного проще, когда вы можете собрать несколько клеток, заставить их продуцировать белок BMP9, смешать их в растворе PPCN-g и нанести на участок дефекта кости, чтобы начать новый процесс роста кости, где это необходимо», — сказал Эмер.

Эмер предупредил, что технологии понадобятся долгие годы, прежде чем она будет использоваться для людей, но добавил: «Мы доказали концепцию, что мы можем излечить большие дефекты черепа, которые обычно не заживали самостоятельно, используя белок, клетки и новый материал, объединяющиеся совершенно по-новому. Наша команда очень рада этим выводам и будущему восстановительной хирургии».