Генетик КФУ: "Зачем в России создают биореакторы"

Российские биологи уверены, что до конца столетия в больницах мира появится новая услуга — выращивание вне человека его новых органов. Научный коллектив ТПУ уже несколько лет работает над созданием и усовершенствованием "домов" для клеток – их называют матриксами или биореакторами. Это пористые структуры, в которых закрепляются клетки.

Насколько успешны их эксперименты, и почему большинство разработок ведутся в режиме ноу-хау, журналист пресс-центра попросил объяснить заведующего кафедрой генетики Института фундаментальной медицины и биологии, заведующего отделом генных и клеточных технологий НОЦ фармацевтики КФУ, доктора биологических наук Альберта Ризванова.

– Ученые полагают, что развитие регенеративной медицины сделает возможным выращивание любых органов из стволовых клеток, например, из сохраненной пуповинной крови. Однако чтобы все эти фантастические прогнозы сбылись, нужно, в первую очередь, создать наиболее подходящие условия для выращивания органов и тканей из стволовых клеток – пояснил Альберт Анатольевич. – Эти вопросы решаются в рамках так называемой регенеративной медицины. Поясню подробнее. Если у тритона отрезать лапку, она отрастет. У человека, к сожалению, такая регенеративная способность утрачена.   Мы лишь частично можем восстанавливать свои поврежденные ткани: порежемся – порез зарастает. Но при более серьезных проблемах организму нужна помощь.

И самый простой подход – физическое возмещение (протезирование). Пример тому - искусственный стеклянный глаз или палка на ноге у пиратов. Вторым шагом становится вживление протеза в тело человека, например – искусственные суставы . И здесь важно разработать материалы, которые не просто механически что-то замещали,  но и максимально были совместимы с человеческим телом. А вот следующий уровень наступит, когда искусственное будет заменяться естественным (или очень близким его аналогом). И разработкой подобных материалов и занимаются томские ученые.

Но материалы сами по себе – это всего лишь одно из составляющих регенеративной медицины.  Вырастить новые клетки в пустой колбе невозможно – клеткам нужен «дом». Ученые всего мира работают над тем, чтобы создать биореактор, в котором из клеток можно вырастить любой орган.

– Клетки нужно заставить делиться, чтобы они формировали ту или иную ткань — соединительную, костную, кожную, сердечную и т.п. И для этого их нужно поместить в комфортные условия – сконструировать каркас органического или неорганического происхождения.

С неорганическими каркасами – скаффолдами легче работать: проще отливать, точить, штамповать. Но идеальный скаффолд должен обладать следующими свойствами: быть биосовместимым, нетоксичным,  функциональным, прочным, способным к поддержанию жизнеспособности заселяемых в него клеток, при этом подсказывая им, какой тип ткани им нужно создавать.

Другой вариант – сделать каркасы из органических материалов. Интересным направлением биомедицины является получение естественных бесклеточных матриксов из биологических тканей. Процесс называется децеллюлированием, при котором из органа или ткани, полученных у донора, трупного материала или даже животных, удаляются все клетки. В пустой каркас органа после этого можно заселять клетки, полученные от пациента, которому планируют провести трансплантацию. Таким образом клетки не будут вызывать отторжение органа, так как они получены от самого пациента (аутологичные клетки). Подобная технология обладает рядом преимуществ перед синтетическими материалами.

Томские ученые попытались совместить искусственные каркасы с естественными: вначале они создали искусственный каркас, а потом нанесли на него тончайшее покрытие из одного из основных компонентов кости – фосфата кальция. И клетки, заселившись в эту структуру, будут чувствовать себя как дома, в костной ткани. А если это так, то клетки лучше приживутся и станут превращаться в клетки кости, и, соответственно, начнется процесс строительства уже естественной костной ткани.

В следующем интервью с Альбертом Ризвановым вы узнаете  об успехах казанских ученых в области биоинженерии и о совместно проводимых с РКБ клинических исследованиях.