Выращивание мышц с помощью микронитей из фибрина

Сотрудникам Вустерского политехнического института (США) удалось ликвидировать большую рану в мышечной ткани у мышей путём выращивания и вживления микронитей, покрытых слоем человеческих мышечных клеток. Микронити, по-видимому, помогли клеткам расти в правильном направлении.

Последнее необходимо для восстановления работоспособности мышечной ткани. «Мы предполагаем, что клетки мигрируют вдоль этих строительных лесов», — поясняет создатель микронитей Джордж Пинс. Имплантированные клетки быстро внедряются в существующие мышцы и уменьшают образование рубцовой ткани.

Современная медицина не способна на особые подвиги, если перед ней пациент с большими рваными ранами. По мере заживления в мышцах формируются толстые слои рубцовой ткани, которые не позволяют полностью восстановить работоспособность мышц. Разрабатывается несколько подходов к решению проблемы — это и выращивание мышц в «пробирке», и инъекция стволовых клеток. Но все они упираются в одно и то же: для исцеления больших ран важно заставить клетки вырасти в правильно ориентированную структуру.

Микронити состоят из фибрина — белкового полимера, который организм использует для инициации процесса заживления ран. Для создания нитей исследователям пришлось научиться одновременно экструдировать фибриноген (строительный блок фибрина) и тромбин (фермент, катализирующий реакцию синтеза растворимых белков фибриногена в полимер) из двух небольших трубок. Диаметр нити — от 500 до 100 микрон, то есть в 5–10 раз больше размера клетки.

Затем нити засеивались человеческими мышечными клетками, полученными из послеоперационных отходов. Перед этим биоинженер Рэй Пейдж и его коллеги выращивали клетки в таких условиях, которые заставляли их «молодеть» (то есть становиться незрелыми, менее специализированными), дабы усилить их способность к регенерации тканей.

В ходе экспериментов исследователи удалили у мышей около 30% большеберцовой передней мышцы, которая находится в передней части голени, и имплантировали микронити с клетками.

По мнению учёных, фибриновые нити заменяют собой естественную сигнальную систему, контролирующую процесс заживления ран. Они также привлекают фермент, который разрушает фибрин, выпуская белки фибриногена: именно они призывают окружающие клетки мигрировать и выращивать новые ткани.

Судя по всему, клетки внедряются в принимающие ткани всего за пару дней. Через неделю микронити начинают разлагаться, а им на смену приходят мышечные волокна. Через десять недель рана окончательно наполняется человеческими клетками, которые выглядят как зрелые мышечные волокна.

Теперь учёные выясняют, в какой степени новая ткань действует как нормальные мышцы. Предварительные данные говорят о том, что имплантаты вызвали также рост родных мышечных клеток. Кроме того, микронити, похоже, существенно снизили выработку коллагена — основного компонента рубцовой ткани.

Возможно, в 2010 году учёным впервые удалось полностью заживить мышечную рану.