Мышцы из пробирки: ученые НИТУ МИСИС создали биоэквиваленты для регенерации тканей

В Университете МИСИС представили биоэквиваленты мышечной ткани. В перспективе разработка может применяться для регенерации мышц после тяжелых травм и использоваться для тестирования препаратов.

Скелетная мышечная ткань не способна к самовосстановлению при обширных повреждениях, составляющих более 20% от первоначальной массы мышцы. В клинической практике в таких случаях применяется аутотрансплантация — пересадка собственных тканей пациента. Минусы данного подхода заключаются в нехватке донорского участка, осложнении или потери функции в донорской области. Альтернативным решением может стать имплантация выращенного in vitro биоэквивалента мышечной ткани.

«На счету ученых Университета МИСИС — ряд прорывных разработок, способных значительно улучшить качество жизни миллионов людей. Биоинженерия — это высокоперспективный терапевтический подход к созданию индивидуальных для пациента биоэквивалентов мышечной ткани, которые помогут улучшить мышечную функцию, стимулировать регенерацию, снизить потребность в донорском материале», — пояснила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

«Чтобы в будущем создавать индивидуальные мышечные имплантаты для пациентов с тяжелыми травмами, требуются еще годы исследований. Но первые лабораторные результаты уже открывают хорошую перспективу. Полученные нами биомиметические материалы, в объеме которых распределены не одиночные клетки, а трехмерные клеточные структуры — сфероиды, могут стать хорошим фундаментом для направленного роста миобластов и формирования миотрубок», — сказала д.б.н., к.х.н. Елизавета Кудан, заведующая лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС.

Выбор полимеров для электроформования с целью создания тканеинженерных конструктов — это не простая задача, так как материалы должны быть биосовместимыми, биодеградируемыми, электропроводными. Чтобы включить сфероиды в структуру, необходим водорастворимый полимер. При этом конструкция должна сохранять целостность в процессе культивирования клеток, чтобы впоследствии сформировалась ткань. Особенность технологии заключается в получении конструктов с ориентированными микроволокнами и распределенными в объеме сфероидами.

«Электроформование полимеров с инкапсулированными сфероидами — это инновационный подход для получения конструктов, которые способны обеспечить направленный клеточный рост и стимулировать стадии миогенеза. Это связано с синергетическим эффектом усиленного взаимодействия клеток друг с другом и с анизотропным волокнистым матриксом», — отмечает выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Екатерина Иванцова, чей проект был посвящен этой теме.

Разработка биомиметических тканей открывает возможности для высокопроизводительного и персонализированного тестирования лекарственных препаратов, что позволит сократить необходимость в испытаниях на животных, ускорить успешное внедрение лекарств в клинику и оптимизировать результаты лечения пациентов.

В Университете МИСИС представили биоэквиваленты мышечной ткани. В перспективе разработка может применяться для регенерации мышц после тяжелых травм и использоваться для тестирования препаратов.

Скелетная мышечная ткань не способна к самовосстановлению при обширных повреждениях, составляющих более 20% от первоначальной массы мышцы. В клинической практике в таких случаях применяется аутотрансплантация — пересадка собственных тканей пациента. Минусы данного подхода заключаются в нехватке донорского участка, осложнении или потери функции в донорской области. Альтернативным решением может стать имплантация выращенного in vitro биоэквивалента мышечной ткани.

«На счету ученых Университета МИСИС — ряд прорывных разработок, способных значительно улучшить качество жизни миллионов людей. Биоинженерия — это высокоперспективный терапевтический подход к созданию индивидуальных для пациента биоэквивалентов мышечной ткани, которые помогут улучшить мышечную функцию, стимулировать регенерацию, снизить потребность в донорском материале», — пояснила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

«Чтобы в будущем создавать индивидуальные мышечные имплантаты для пациентов с тяжелыми травмами, требуются еще годы исследований. Но первые лабораторные результаты уже открывают хорошую перспективу. Полученные нами биомиметические материалы, в объеме которых распределены не одиночные клетки, а трехмерные клеточные структуры — сфероиды, могут стать хорошим фундаментом для направленного роста миобластов и формирования миотрубок», — сказала д.б.н., к.х.н. Елизавета Кудан, заведующая лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС.

Выбор полимеров для электроформования с целью создания тканеинженерных конструктов — это не простая задача, так как материалы должны быть биосовместимыми, биодеградируемыми, электропроводными. Чтобы включить сфероиды в структуру, необходим водорастворимый полимер. При этом конструкция должна сохранять целостность в процессе культивирования клеток, чтобы впоследствии сформировалась ткань. Особенность технологии заключается в получении конструктов с ориентированными микроволокнами и распределенными в объеме сфероидами.

«Электроформование полимеров с инкапсулированными сфероидами — это инновационный подход для получения конструктов, которые способны обеспечить направленный клеточный рост и стимулировать стадии миогенеза. Это связано с синергетическим эффектом усиленного взаимодействия клеток друг с другом и с анизотропным волокнистым матриксом», — отмечает выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Екатерина Иванцова, чей проект был посвящен этой теме.

Разработка биомиметических тканей открывает возможности для высокопроизводительного и персонализированного тестирования лекарственных препаратов, что позволит сократить необходимость в испытаниях на животных, ускорить успешное внедрение лекарств в клинику и оптимизировать результаты лечения пациентов.