Поиск на сайте

Путь к бессмертию открывают ученые Ставропольского медицинского университета и СКФУ, сообща работая над созданием «подмостков» из стволовых клеток

Медицинский клуб «Будем здоровы!»   (газета в газете)

Матрица для жизни

«Открытая» недавно рассказывала о том, что в Ставрополь на форум «Неделя медицины» приехал один из самых известных челюстно-лицевых хирургов России, член-корреспондент РАН Сергей Иванов.

Он создал научную школу, которая занимается исследованиями стволовых клеток и природных полимеров. Во время визита в Ставрополь профессор Иванов обещал запустить новые совместные разработки с краевыми учеными.

Ждать долго не пришлось: на минувшей неделе хирурги Ставропольского медицинского университета провели уникальную операцию, использовав наработки Иванова. Ученые кафедры челюстно-лицевой хирургии РУДН (ею заведует профессор Иванов) создают так называемые скаффолды (с английского переводится как «подмостки») - трехмерные пористые или волокнистые матрицы, которые служат каркасом для живых клеточек.

С помощью таких биоинженерных каркасов замещают, например, костную или хрящевую ткань, которую пациент потерял из-за тяжелого недуга - опухоли, травмы, ожога... И затем на этой полимерной матрице быстро «нарастают» клетки, что позволяет полностью заместить биологический дефект.

Скаффолды, созданные в РУДН, удалось пересадить барану: провели операцию во всероссийском НИИ овцеводства и козоводства, опытное хозяйство которого находится в станице Темнолесской.

Почему баран? Потому что физиологически это животное похоже на человека. И теперь лабораторное животное будут внимательно изучать: как прижился полимерный трансплантат, как восстанавливаются собственные ткани (хрящевая и костная).

А если эксперимент признают удачным, то созданные в РУДН полимеры-скаффолды можно будет использовать и в медицине.

С точностью до микрона

Создание скаффолдов в 2011 году было признано лучшим медицинским изобретением в мире. Но создание таких клеточных «подмостков» - точная наука и тонкое ремесло. Полимер должен не отторгаться организмом человека (или лабораторного животного), быть нетоксичным и прочным, как кость, но при этом быстро разлагаться.

Ну и самое главное - он должен стимулировать собственный клеточный рост, чтобы имплантат как можно быстрее заместился собственной, живой тканью. Для этого матрицу приходится «насыщать» специальными молекулами - факторами клеточного роста.

Ученые под руководством Сергея Иванова научились делать такие 3D-матрицы на основе биологических полимеров - протеогликанов. Каждая молекула - это длинное и прочное волокло, которое удерживает клеточки в костях, хрящах, связках, подкожной соединительной ткани...

Только как затем из этого бесформенного геля, в котором «плавают» природные молекулы, сделать жесткую матрицу - модель другого органа, который лишь предстоит вырастить?

Для этого есть 3D-принтеры. Такой принтер подсоединен с мощному компьютеру: в него загружается «цифровая» модель дефекта, который затем предстоит заместить с помощью импланта. Точность - до нескольких микронов.

Затем 3D-принтер печатает такую заготовку. Причем для печати можно использовать самые разные вещества - как биологические, так и синтетические полимеры. Например, полимолочную кислоту или поликапролактон: в хирургии их давно используют как шовный материал (он быстро рассасывается), а в косметологии - как имплантаты-филлеры для подтягивания кожи.

Также для изготовления скаффолдов используют альгинат и агарозу («сахаристые» полимеры, выделенные из водорослей), фиброина (белок шелка), хитозана (молекула, на основе которой строится твердый хитиновый покров насекомых и пауков).

Молекулярные технологии можно совместить и с геномными. Например, в клеточки нового органа, выращенные из стволовых, можно «встроить» специальный ген, который отвечает за подавление иммунного ответа или уменьшение воспаления. Это позволит с помощью имплантов-скаффолдов эффективно лечить, скажем, ревматические болезни: у человека просто вырастет новый, здоровый хрящ взамен пораженного артритом.

Глаз и почка из пробирки

3D-принтеры, позволяющие печатать полимерные матрицы-скаффолды, сегодня есть в двух вузах Ставрополя - медицинском университете и СКФУ. Оба вуза объединяет Северо-Кавказский молодежный инновационный клуб Hi-Tech, в структуре которого есть лаборатория «Биофаблаб».

Заведует лабораторией Артем Мишвелов - он же представитель инновационного центра «Сколково» в Ставропольском крае. Молодой ученый получил несколько грантов на разработку 3D-печати.

Например, на форуме «Машук» в прошлом году он выиграл полмиллиона рублей на создание программы DoctorCT: она позволяет «собирать» воедино снимки компьютерной и магнитно-резонансной томографии - чтобы создать трехмерную модель для печати протезов и имплантов.

А в нынешнем году Артем Мишвелов с коллегами получили грант от администрации Ставрополя на создание протеза руки. «Печатают» их на 3D-принтере из сверхпрочного пластика - это простая и дешевая технология. Тем более, если протез повредился, то его легко заменить - достаточно распечатать нужную деталь (это входит в гарантию, а значит для пациента будет бесплатно).

В лаборатории 3D-технологий медицинского университета уже изготовили первый, пробный протез руки. Он надевается на запястье и может выполнять хватательные движения с дополнительной настройкой каждого пальца. Есть уже и несколько добровольцев, которые готовы «примерить» такие протезы, напечатанные на 3D-принтере.

Также в лаборатории СтГМУ будут печатать трехмерные модели для научных проектов и фантомные органы для учебы. Готовы здесь обучать и операторов 3D-печати - это направление развивается столь стремительно, что уже через пару лет по всему краю потребуются десятки специалистов.

3D-принтеры уже сегодня используются в самых разных сферах жизни - от кулинарии (на них печатают кремовые пирожные) до строительства (для печати пластиковой мебели, элементов декора и даже частей зданий).

Ну а в медицине простор для использования трехмерной печати поистине безграничен. 3D-принтеры уже есть на некоторых протезно-ортопедических предприятиях России, а также в хирургических клиниках.

Недалек тот день, когда по индивидуальному заказу на 3D-принтере можно будет распечатать новый орган - зубы, глаза, почки. А это сулит настоящую революцию в медицине, открывая прямой путь к бессмертию. Правда, мы пока  только в начале этого пути...

Антон ЧАБЛИН

 



Поделитесь в соц сетях


Добавить комментарий