Российские исследователи провели испытания препаратов лактоферрина — натурального белка, который присутствует в молоке и слезной жидкости, на кроликах, чтобы проверить их способность стимулировать регенерацию тканей без образования рубцов. Результаты показали, что с помощью лактоферрина возможно «перенастроить» процесс заживления, переключив его с рубцевания на регенерацию. В эксперименте удалось восстановить ушной хрящ у животных, а в будущем методика может быть применена для восстановления других типов тканей. Подробнее о данных исследованиях читайте в материале «Известий».
Возможно ли контролировать регенерацию хрящевой тканиУченые из Института регенеративной медицины Сеченовского университета установили, что лактоферрин — белок природного происхождения, содержащийся в молоке и слезах — способствует ускорению органотипической регенерации, то есть восстановлению ткани без рубцов с максимально близкой к естественной структурой. В настоящее время исследования касаются ушного хряща, однако, как рассказали «Известиям» специалисты, лактоферрин потенциально подходит и для восстановления других тканей.
Справка «Известий»Восстановление сложных тканей, к числу которых относятся хрящ, кость и нервные структуры, остается одной из ключевых проблем современной медицины. Эти ткани характеризуются низкой скоростью обновления, малым числом делящихся клеток и ограниченной способностью к самовосстановлению. Часто после повреждений формируется рубец, не выполняющий функций исходной ткани. Ученые давно стремятся найти методы, позволяющие направить процесс заживления не на простое заполнение дефекта, а на полноценную регенерацию — подобно тому, как ящерица выращивает заново хвост.
В поисках решения исследователи выбрали в качестве модели эластичный хрящ ушной раковины кролика. Этот вид ткани — редкий случай у млекопитающих, при котором возможно качественное восстановление без образования рубца при определенных условиях. Команда продолжила предыдущие работы по выявлению условий регенерации, проведя исследование с использованием различных лекарственных средств и факторов, известных своим влиянием на процессы заживления тканей.
Эксперименты на клеточных культурах показали, что лактоферрин улучшает выживаемость клеток и стимулирует синтез важных компонентов здорового хряща. Главное же открытие было сделано в опытах на животных: при местном введении лактоферрина в участок повреждения ушного хряща белок не просто ускорял заживление, но и направлял процесс в сторону органотипической регенерации. Уже к 60 дню у экспериментальной группы образовывались участки с высокой плотностью эластических волокон, а на 90-й день дефект полностью замещался хрящевой тканью, неотличимой по структуре от здоровой.
— Ушной хрящ — одна из немногих моделей у млекопитающих, позволяющих наблюдать качественную регенерацию, — пояснил заведующий лабораторией цифрового микроскопического анализа Алексей Файзуллин. — Мы проверили несколько биологически активных веществ и препаратов, обратили внимание на лактоферрин, так как он ускорял именно органотипическое восстановление — процесс, при котором ткань не рубцуется, а восстанавливает исходную структуру. Это важное достижение: мы убедились, что можно «перекалибровать» процесс заживления с рубцевания на регенерацию.
Применение лактоферрина в медицинеСвойство лактоферрина стимулировать не только продуктивный рост клеток, но и качественное восстановление тканей открывает перспективы для создания новых методов лечения повреждений сложных структур — таких как хрящи, кости и, возможно, нервные ткани.
— Лактоферрин при биопечати тканеинженерных конструкций способен значительно ускорить формирование и созревание хрящевых структур и повысить их качество, — отметил руководитель Центра инновационных коллагеновых разработок Сеченовского университета, кандидат медицинских наук Артем Антошин. — Благодаря этим характеристикам он может стать очень полезной добавкой в питательные среды при культивировании клеток.
Данные исследования расширяют горизонты регенеративной медицины. Известно, что данный натуральный белок способен запускать сложный процесс полноценного восстановления тканей, отметила эксперт рынка НТИ «Хелснет», директор Института медицины и медицинских технологий НГУ Юлия Самойлова в интервью «Известиям».
По словам Юлии Самойловой, особенно примечательна способность лактоферрина стимулировать восстановление именно эластического хряща, что было наглядно показано на моделях ушной раковины. С этой технологией перспективно работать с пациентами, имеющими врожденные дефекты или последствия травм, поскольку современные методы требуют использования сложных операций с пересадкой собственных тканей.
— В дальнейшем лактоферрин может применяться в дополнение к клеточным технологиям и в сочетании с другими регенеративными средствами, например, тромбоцитарной плазмой или экзосомами. Эта разработка приближает нас к эпохе более щадящих, эффективных методов реконструктивной хирургии, которые способны повысить качество жизни пациентов, — подчеркнула эксперт.
Исследование соответствует текущим трендам биоинженерии, где основное внимание уделяется интеллектуальной регуляции процессов регенерации, отметил заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.
— Надеемся, что лактоферрин станет важной составляющей «умных» биочернил для 3D-печати тканей, персонализированных имплантов и комбинированных терапий, позволяя не просто создавать протезы, а запускать программы самовосстановления. Пока же речь идет о экспериментах на моделях и лабораторных животных, — поделился ученый.
Данное исследование относится к одному из наиболее перспективных с коммерческой точки зрения направлений биомедицины. Проблема регенерации хрящевой ткани имеет большое значение для ортопедии и травматологии, и технология качественного восстановления могла бы значительно снизить необходимость в эндопротезировании, отметил доцент Института экономики и управления УрФУ и кафедры технологий будущего МФТИ Максим Колясников.
— Главное экономическое преимущество технологии — использование лактоферрина, природного белка, который промышленно выпускается и относительно недорог. Тем не менее конкуренция в данной области высока: китайские ученые недавно представили биоадгезивный гель на основе наночастиц для восстановления костной ткани, который также стимулирует регенерацию без рубцов и получил серьезное финансирование и ускоренное разрешение на клинические испытания, — добавил эксперт.
По словам специалиста, исследование проводилось на уникальной модели ушного хряща кролика, обладающего редкой способностью к регенерации, отсутствующей у человеческого суставного хряща. Путь от концептуального подтверждения до использования в клинике составляет 7–10 лет и потребует сотни миллионов рублей инвестиций.
Успешность дальнейшего прогресса зависит от решения фундаментальных задач — достижения специфики действия в сложной биологической системе организма и создания эффективных систем доставки, способных перевести технологию из лаборатории в клиническую практику, подчеркнула специалист НТИ «Хелснет», заведующая лабораторией фармакологических активных соединений НИИ Клинической и экспериментальной лимфологии — филиала Института цитологии и генетики СО РАН Анастасия Соловьева.
Исследование, выполненное при поддержке гранта Российского научного фонда, опубликовано в журнале International Journal of Molecular Sciences.