Тканевые инженеры заставили клетки создавать собственную прочную матрицу
Ученые из Университета Брауна сообщают в журнале Biomaterials о новом достижении в тканевой инженерии. Им удалось культивировать клетки для создания внеклеточного матрикса (ECM) двух типов и пяти различных ориентаций с прочностью, характерной для натуральной ткани, и без использования искусственных химических веществ, которые могли бы сделать его несовместимым для имплантации.
ECM — это волокнистый материал между клетками в таких тканях, как кожа, хрящ или сухожилие, который придает им прочность, эластичность и другие механические свойства. До сих пор попытки воссоздать ECM в лаборатории сталкивались с проблемами: искусственные материалы обеспечивают прочность, но плохо взаимодействуют с телом, а попытки использовать натуральный ECM давали материал, слишком слабый для реимплантации.
Команда из Брауна использовала другой подход. Они культивировали клетки, производящие ECM, в специально разработанных формах из агарозы, которые побуждали клетки создавать свой собственный естественный, но точно направленный матрикс.
Ключевой принцип: клетки не прилипали к стенкам или дну формы, а собирались вместе. Формы имели специфические формы, часто ограниченные штырями, вокруг которых клеткам приходилось расти. Это заставляло клетки тянуть друг друга и общаться, как в теле, что диктовало ориентацию синтезируемого ECM.
- Например, для создания стержня с коллагеновыми волокнами, выровненными по его длине (как в сухожилии), они культивировали хондроциты в форме «гантели» с петлями на концах.
- Для создания «батута» из эластина, похожего на кожу (с волокнами, идущими во всех направлениях), они культивировали фибробласты в открытой области, подвешенной в центре сотоподобной формы.
После выращивания различных форм ECM исследователи провели стресс-тестирование. Измерения подтвердили, что самособранная ткань была примерно такой же прочной, как и в некоторых тканях тела (кожа, хрящ, кровеносные сосуды).
Следующая цель команды — определить потенциальное клиническое применение и провести необходимые тесты, чтобы выяснить, может ли этот новый способ выращивания ECM помочь будущим пациентам.