Опыты с бактериальными полимерами помогли российским биологам раскрыть один из важнейших механизмов, "дирижирующих" ростом стволовых клеток и восстановлением хрящей и костной ткани. О перспективах использования этого открытия в медицине сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) со ссылкой на публикацию в научном журнале World Journal of Stem Cells.

"Вероятно, эти полимеры могут воздействовать на организм человека через еще неизученные механизмы, которые затрагивают и стволовые клетки. Эти реакции могут лежать в основе коммуникации между бактериями микробиоты и клетками иммунной системы, слизистой оболочки кишечника и других органов человека", - рассказала Вера Воинова, один из авторов исследования, старший научный сотрудник МГУ им. М.В. Ломоносова.

За последние 20 лет молекулярные биологи открыли несколько механизмов, которые позволяют превращать культуры стволовых клеток во "взрослые" ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы. В перспективе их можно использовать в качестве своеобразных запчастей при появлении серьезных травм у человека или различных дегенеративных заболеваний.

К примеру, ученые уже долгое время предполагают, что подобные проблемы можно решать при помощи так называемых MSC-клеток. Они представляют собой "взрослые" стволовые клетки, которые в небольших количествах присутствуют во всех человеческих органах и могут превращаться во многие типы тканей.

Относительно недавно биологи обнаружили, что MSC-клетки и другие типы стволовых телец можно использовать для выращивания полноценных органов и тканей. В частности, четыре года назад итальянские исследователи вырастили на их базе полноценный аналог барабанной перепонки, а их американские и японские коллеги - почку, конечности и хрящевую часть уха мыши.

Подсказки бактерий

Для всех таких опытов, как объясняет Воинова и ее команда, нужен так называемый каркас - особая конструкция из переплетенных полимерных волокон биологического или синтетического происхождения. Каркас должен заставлять стволовые клетки расти, специализироваться (то есть становиться определенными клетками - например, нервными, кровяными и так далее) и приобретать определенную форму.

Как показывают многочисленные эксперименты, эффективнее всего в этом отношении работают каркасы, состоящие из так называемых полиоксиалканоатов - биоорганических полимеров, которые синтезируются микробами в кишечнике человека, а также некоторыми грибами и растениями. Российских ученых заинтересовало то, как простейший вариант этих молекул, поли-3-оксибутират, влияет на жизнь стволовых клеток.

Подготовив несколько пористых листов из этого органического соединения, ученые заполнили их MSC-клетками и проследили за тем, как они реагировали на появление нитей из этого вещества. Как показали эти опыты, поли-3-оксибутират помогал расти самым разным типам клеток и заставлял их превращаться в костную ткань.

Добившись этих успехов, биологи проверили, что произойдет, если имплантировать каркасы из такого биополимера в кости черепа и другие части тела крыс, которые страдали от дефектов костной ткани. Полимерные листы полностью вросли в костную ткань и ускорили ее заживление.

Эти эксперименты заставили экспертов подозревать, что поли-3-оксибутират и другие вещества, которые выратабывают бактерии микрофлоры, могут быть не просто совместимы с тканями тела человека, но и играть роль важных сигналов, которые могут считывать стволовые клетки и использовать в качестве подсказок для своего дальнейшего роста и превращения в разные типы тканей.

Сейчас специалисты проверяют, так ли это на самом деле, наблюдая за тем, как молекулы данного соединения влияют на регенерацию слизистой кишечника - органа, с которым непосредственно взаимодействуют микробы, вырабатывающие поли-3-оксибутират.

Похожие новости

  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    1680
  • 27/04/2019

    Учёные МГУ нашли способ «обхитрить» раковые клетки

    ​Сотрудники Факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали способ, позволяющий обойти блокировку программируемой клеточной гибели (ПГК) в раковых клетках и повысить эффективность терапии онкологических заболеваний.
    1129
  • 14/11/2017

    Цифровой гербарий МГУ - крупнейший поставщик данных о биоразнообразии России

    ​Данные об оцифрованных 786 000 образцов Цифрового гербария МГУ импортировали в Глобальную базу данных биоразнообразия GBIF. Информация на международной платформе стала доступна исследователям со всего мира.
    1156
  • 20/04/2018

    Ученые обнаружили неожиданные функции белка, ответственного за программируемую гибель клеток

    Продолжая исследовать необычные роли белка каспаза-2, одного из важнейших участников апоптоза (программируемой клеточной гибели), биологи обнаружили еще один белок, с которым он может взаимодействовать.
    1465
  • 16/11/2020

    Бактериофаг свидетельствует в пользу вирусной теории происхождения клеточного ядра

    ​​Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые установили, как изменяется бактериальная клетка при заражении гигантским вирусом бактерий — бактериофагом phiKZ.
    1034
  • 21/05/2021

    Географы исследуют восстановление экосистем заповедника «Черные Земли» после пожаров разных лет

    ​Почвы в центре Республики Калмыкии весной 2021 года исследовали сотрудники географического факультета МГУ. Работы проводились в рамках проекта РНФ № 20-77-10010. По результатам исследований ученые планируют выявить так называемую пирогенную метку в свойствах растительности, почв и почвенных микроорганизмов.
    687
  • 31/05/2017

    Интерн НГУ получила премию им. Ю.Н. Соколова по лучевой диагностике

    ​23-25 мая 2017 года в Москве состоялся XI Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2017».  «Радиология» на данный момент является самым популярным и масштабным медицинским мероприятием по лучевой диагностике в нашей стране.
    2712
  • 12/11/2020

    Предметный рейтинг агентства RUR: Иркутский и Алтайский госуниверситеты

    ​​Иркутский государственный университет вошел в очередной предметный рейтинг лучших вузов, составленный экспертами агентства Round University Ranking (RUR). Согласно данным, в мировом рейтинге Life Sciences (Науки о жизни, включают исследования в области биологии, биохимии, экологии и ряда смежных специальностей) ИГУ поднялся на 522-е место, в рейтинге вузов России — на 22 место (в 2019 году — 538-е и 26-е место, соответственно).
    633
  • 14/04/2017

    Российские ученые приблизились к разгадке механизма выработки лечебных белков

    ​Ученые ТГУ и МГУ выявили механизмы, которые играют главную роль в продукции миокинов - белков, обладающих противовоспалительным действием. Полученные данные помогут активизировать выработку в организме веществ, снижающих уровень воспалительных процессов.
    1777
  • 03/06/2021

    Алмазные наноиглы для квантовых устройств и детекторов станут доступнее

    Российские ученые совместно с финскими коллегами усовершенствовали метод получения алмазных игл, что делает их более доступными для различных применений, включая квантово-оптические сенсоры. Новый способ использует синтез алмаза из смеси водорода и метана при активации газовой среды методом «горячей нити».
    1509