Шелкопряды и креветки могут помочь регенерировать повреждённую кожу и кости
Исследователи изучают новые природные решения для стимуляции восстановления кожи и костей.
Учёные в Италии и Таиланде выращивают шелкопрядов, надеясь, что их шёлк сможет регенерировать человеческие ткани. Для такой деликатной медицинской процедуры подходят только чистопородные насекомые.
«Изменяя шелкопряда, можно изменить химию», — говорит профессор Антонелла Мотта, исследователь в области биоинженерии из Университета Тренто. Это, в свою очередь, может повлиять на клинические результаты. «Это означает, что контроль качества должен быть очень строгим».
Шёлк сотни лет используется в хирургических швах, а теперь рассматривается как многообещающий природный вариант для запуска самовосстановления тканей. Исследователи также изучают панцири крабов, креветок, мидий, а также кожу и кости кальмаров для восстановления кожи, костей и хрящей. Это особенно актуально в условиях старения населения.
Смена подхода
«Тканевая инженерия — это новая стратегия решения проблем, вызванных патологиями или травмами органов, как альтернатива трансплантациям или имплантации искусственных устройств», — говорит Мотта. Идея заключается в использовании естественной способности нашего тела восстанавливать ткань.
Исследования являются частью пятилетнего проекта SHIFT, финансируемого ЕС, который координирует Мотта. Проект, действующий до 2026 года, направлен на масштабирование методов регенерации кожи, костей и хрящей с использованием биополимеров и подготовку их к клиническим испытаниям. Цель — научиться восстанавливать более крупные раны и повреждения тканей.
Исследование основывается на работе в рамках более раннего проекта REMIX, также финансируемого ЕС.
Создание каркаса
Шёлк, например, можно использовать для формирования «каркаса» в повреждённой ткани, который затем активирует клетки для образования новой ткани и кровеносных сосудов. Этот процесс можно использовать для лечения таких состояний, как диабетические язвы и боль в пояснице, вызванная дегенерацией межпозвоночных дисков. Команда SHIFT исследует малоинвазивные процедуры, такие как гидрогели, которые можно наносить непосредственно на кожу или вводить в кость или хрящ.
«У нас есть три или четыре системы с разными материалами, которые действительно многообещающи», — говорит Мотта. К концу проекта цель — иметь два или три прототипа для разработки вместе со стартапами.
Один из принципов команды — изучение возможностей циркулярной экономики, например, повторного использования отходов текстильной и пищевой промышленности.
«Сложность высока, потому что природа биологии не проста, — говорит Мотта. — Мы не можем изменить язык клеток, но должны научиться говорить на их языке».
Она считает, что методы, разработанные в SHIFT, могут стать доступными в начале 2030-х годов. «Кость, созданная природой, — лучшая кость, которую мы можем иметь».
Уход за кожей
Другой проект, финансируемый ЕС, — SkinTERM, действующий до середины 2025 года, — также изучает новые способы регенерации тканей, уделяя особое внимание коже.
Команда SkinTERM исследует, как индукция взаимодействий в сетях клеток может позволить коже регенерировать. «Мы могли бы добиться большего, если бы двигались в сторону регенерации», — говорит координатор проекта доктор Виллеке Даамен.
Исследователи изучают иглистую мышь — млекопитающее с замечательной способностью заживлять раны без рубцов, а также кожу раннего плода. Команда надеется выявить факторы, которые могут играть роль в процессе регенерации, и проверить, как его можно вызвать у людей.
«Мы пытались научиться у этих систем, как запускать такие процессы, — говорит Даамен. — Мы добились прогресса в понимании того, какие соединения, по крайней мере частично, ответственны за регенеративный ответ».
Им удалось создать каркасы с использованием различных компонентов, связанных с регенерацией кожи, таких как белки коллаген и эластин. Они также собрали огромное количество данных о генах и белках с потенциальной ролью в регенерации.
«Механизмы сложны, — говорит доктор Буке Букема, вице-координатор SkinTERM. — Если вы находите механизм, идея в том, что, возможно, вы можете его настроить, чтобы стимулировать. Но не обязательно существует одно волшебное средство».
К концу проекта в следующем году Букема надеется, что исследования могут привести к появлению некоторых вариантов медицинских биоматериалов для клинических испытаний.