​Риск отторжения органов, выращенных из клеток животных или человека, можно значительно сократить. К такому выводу пришли ученые, проведя исследование о влиянии на эти органы так называемых сшивающих агентов — химических составов, которыми обрабатывают биоинженерные конструкции перед операцией по пересадке. С их помощью можно менять характеристики трансплантатов в зависимости от того, какую ткань или орган нужно восстановить или заменить.

Обработка агентов

Одна из главных проблем трансплантологии — риск отторжения пересаженных донорских органов в силу иммунного ответа организма, который воспринимает их как чужеродные. Ученые из Сеченовского университета, Института фотонных технологий РАН, Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН и Ирландского национального университета в Корке выяснили, как этот риск уменьшить.

Перед операцией полимеры, из которых состоят каркасы имплантируемых конструкций, обрабатывают так называемыми сшивающими агентами. Это химические составы, которые повышают прочность и химическую стойкость полимеров, придают им нужные характеристики.

Как пояснил «Известиям» директор Института регенеративной медицины Сеченовского университета Петр Тимашев, ученые исследовали ткани перикарда (сердечной сумки) крупного рогатого скота, которые часто используют в восстановительной медицине.

— Чтобы снизить реакцию иммунной системы человека на такие трансплантаты, из них удаляют клетки животных, оставляя лишь внеклеточный матрикс, образующий каркас ткани и состоящий главным образом из полимеров: длинных молекул-цепочек, в основном белков, — рассказал он «Известиям». — В зависимости от того, для восстановления или замены каких тканей используется трансплантат, от него требуются различные свойства. Например, для искусственного клапана сердца нужна ткань с гладкой поверхностью, высокой прочностью и устойчивостью к действию ферментов. А костная мембрана, напротив, через некоторое время должна раствориться, уступив место собственной костной ткани пациента.

Имплант с характером

Авторы исследования изучили действие «агентов» разных классов: диизоцианатов (вид твердых или жидких химикатов), карбодиимидов (вещества, которые частично разлагаются и превращаются в полимеры при кипении), эпоксисоединения (класс простых эфиров) и растительный метаболит генипин (химическое соединение, обнаруженное в экстракте плодов гардении).

Все эксперименты проходили в условиях, приближенных к тем, в которых трансплантат окажется после пересадки. Свойства матриксов, обработав каждым из веществ, изучали с помощью сканирующего электронного и атомно-силового микроскопов. Определяли их устойчивость к действию ферментов, эластичность, оценивали сохранность и структуру коллагеновых волокон, проводили гистологический анализ (исследование строения тканей). Также оценивали цитотоксичность материала — возможный вред, который клеткам могут наносить остатки сшивающего «агента».

Как пояснил Петр Тимашев, проведенное исследование поможет ученым и медикам точнее выбирать «сшивающие агенты» тканям, предназначенным для пересадки, и получать матрикс с оптимальным набором характеристик.

— Так, диизоцианат делает трансплантат более шероховатым, и тот может подойти в качестве подложки для костного имплантата. А матриксы, обработанные эпоксисоединением, лучше выдерживают воздействие ферментов — это необходимое качество для сердечно-сосудистой хирургии, — отметил ученый. — Генипин дает наибольшую изотропность (наименьшие различия в характеристиках вдоль и поперек волокон), и обработанные им матриксы можно использовать при обширных повреждениях мягких тканей — например, брюшной стенки.

Биоматериалы будущего

Директор научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Томского политехнического университета Роман Сурменев в числе ключевых достоинств работы отметил создание экспериментальной модели, которая максимально приближена к реальным условиям эксплуатации разрабатываемых полимерных матриц.

–– Большинство проверенных веществ значительно увеличили устойчивость тканей к воздействиям, что принципиально важно для успешного клинического использования матриц, — сказал он.

Новые данные помогут совершить прорыв в трансплантологии, считает научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» (вуза — участника проекта 5-100) Елизавета Пермякова.

— Авторы работы провели чрезвычайно важные структурные исследования влияния «сшивающих агентов» на ткани, используемые при трансплантации. Дифференцировка тканей путем обработки различными соединениями, без сомнения, позволит повысить эффективность трансплантируемого материала, — сообщила она.

Как пояснили ученые, исследование позволит в ближайшем будущем разработать новый тип биопластических материалов для применения в широкой медицинской практике — прежде всего в стоматологии и кардиологии.

Справка «Известий»

Пересадка органа или ткани (почки, сердца, печени, легкого, костного мозга, стволовых клеток, волос и др.) в медицине называется трансплантацией.

Мария Недюк

Похожие новости

  • 26/07/2018

    Антитела из полимеров позволят эффективно уничтожать раковые клетки

    ​Международная группа исследователей под руководством Николая Барлева, заведующего Лабораторией клеточного сигналинга МФТИ, показала принципиальную возможность создания нового класса противоопухолевых препаратов на основе nanoMIP - «пластиковых антител».
    536
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    1414
  • 24/08/2016

    Сибирские и московские ученые создали тест на мутации у младенцев

    ​Новосибирские ученые вместе с московскими коллегами разработали систему диагностики иммунодефицита у новорожденных, ведутся переговоры с Росздравнадзором, чтобы зарегистрировать тест. Простую тест-систему для выявления первичных иммунодефицитов у детей разработали ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН совместно со специалистами московской детской больницы №9 имени Сперанского - самой большой детской клиники России, пишет "Наука из первых рук".
    1265
  • 08/06/2018

    Ученые избавили клетки от «кислородного стресса»

    Российские ученые совместно с британскими коллегами предложили технологию, позволяющую анализировать живые ткани и клетки под микроскопом. Метод позволит проводить экспресс-анализ токсичности магнитных наночастиц размером около 10 нанометров, которые применяются для создания противоопухолевых препаратов.
    568
  • 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.
    844
  • 09/08/2018

    Ученые разработали микрокапсулы с квантовыми точками для диагностики рака

    Ученые Лаборатории нано-биоинженерии Инженерно-физического института биомедицины Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" Галина Нифонтова, Мария Звайзгне, Мария Барышникова и Игорь Набиев в сотрудничестве с исследователями из МФТИ, Института экспериментальной медицины Макса Планка (Германия) и Реймского университета Шампань-Арденн (Франция) разработали полиэлектролитные микрокапсулы со встроенными квантовыми точками, которые могут использоваться для диагностики и лечения онкологических заболеваний.
    492
  • 03/09/2018

    Медицинский центр в Сколково займется созданием новых способов восстановления функций мозга

    ​Центр нейробиологии и нейрореабилитации, который будет создан в Сколковском институте науки и технологии (Сколтех)  займется созданием новых способов восстановления функций мозга. Об этом сообщил Фонд "Сколково".
    611
  • 26/04/2019

    Ученые упростили поиск противовирусных соединений

    Российские специалисты по хемоинформатике разработали методику поиска информации о противовирусных соединениях в базе данных ChEMBL с помощью стандартизации наименований вирусов и структурных формул соединений.
    337
  • 01/03/2018

    В России в течение года создадут сервис генетической информации

    ​Первые результаты проекта "CoBrain-Аналитика", в рамках которого будет создан сервис для анализа и обработки генетических данных россиян, будут получены в течение года. Об этом сообщил ТАСС директор Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Медико-генетический научный центр" (МГНЦ) Сергей Куцев.
    464
  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    472