Умный материал восстанавливает кости

Что такое ничего и как из этого вырастить что-то? Группа химиков из Уппсальского университета (Швеция) проводит исследование в области полимеров, которое обещает нам избавление от крайне неприятных операций (и их последствий) по восстановлению фрагментированных переломов костей и ожоговых поражений. Избавление всего лишь в одну инъекцию!

Движущей силой проекта является Соня Пискунова, научная деятельность которой сфокусирована на создании новой костной ткани с помощью биомолекулы BMP-2 — протеина, заставляющего кости буквально расти. Основная проблема с ВМР-2 заключается в том, что эта молекула распадается внутри человеческого тела за считанные минуты.

ВМР означает «костные морфогенетические протеины», и выделение этих молекул из костей — ещё тот труд, поскольку в 1 кг костей в среднем содержится чуть больше 1 мкг этих протеинов, которых в смеси насчитывается около двадцати. Но среди этой великолепной двадцатки именно ВМР-2 притягивает к себе особое внимание ортопедов и дантистов, так как только он способен активировать костеобразующую (остеогенную) дифференциацию. Сегодня на рынке доступен рекомбинантный ВМР-2-белок (rhBMP-2), что делает исследования по его применению в регенеративной медицине релевантными. Но есть проблема: rhBMP-2 совершенно нерастворим в воде, что требует использования специальных буферных растворов (для предотвращения самоагрегации) — таких, к примеру, как концентрированная соляная кислота.

Как видим, основной задачей шведских химиков было не изобретение велосипеда (таланты ВМР-2 уже известны), а создание надёжного биологически совместимого переносчика, который не только защищал бы протеин, но и обеспечивал достаточный контроль над тем, как и где следует вырастить костный фрагмент. И такой переносчик был найден. Им оказалось гелеобразное соединение (гидрогель) на основе полисахарида — гиалуроновая кислота. Она абсолютно биосовместима, поскольку образуется в теле человека и животных (где-то в районе поджелудочной железы), а также давно используется в косметических продуктах.

Таким образом, предлагаемая г-жой Пискуновой система «протеин — носитель» позволяет избежать открытой хирургической операции, сопряжённой с риском осложнений и инфекционного заражения. Кроме того, наше тело гарантированно не отторгнет эту терапию. Разработка оказалась настолько успешной, что уже сейчас в одной из университетских больниц проходят её клинические испытания. Правда, эти тесты выявили некоторые осложнения, связанные с тем, что необходимо точно определять оптимальную дозу вводимого протеина. В противном случае возможно появление воспаления в окружающих тканях. Но, несмотря на неожиданный подводный камень, шведы не сомневаются, что очень скоро этот вид лечения станет обыденностью.

И всё же проблема не так проста. Дело в том, что оптимальное количество протеина зависит от характера, размера и места повреждения, то есть к её решению необходимо идти методом проб и ошибок, накапливая фактологический материал, экспериментируя буквально на людях. Кроме того, трудность может быть и в носителе, несмотря на его биосовместимость: присутствие чужеродного для данных тканей вещества вполне способно вызывать иммунный ответ в виде воспаления, ставящего целью выдавливание «чужака» наружу, что уж точно не способствует заживлению (зато может привести к неправильному срастанию).

Подготовлено по материалам Medical Xpress.

Что такое ничего и как из этого вырастить что-то? Группа химиков из Уппсальского университета (Швеция) проводит исследование в области полимеров, которое обещает нам избавление от крайне неприятных операций (и их последствий) по восстановлению фрагментированных переломов костей и ожоговых поражений. Избавление всего лишь в одну инъекцию!

Движущей силой проекта является Соня Пискунова, научная деятельность которой сфокусирована на создании новой костной ткани с помощью биомолекулы BMP-2 — протеина, заставляющего кости буквально расти. Основная проблема с ВМР-2 заключается в том, что эта молекула распадается внутри человеческого тела за считанные минуты.

ВМР означает «костные морфогенетические протеины», и выделение этих молекул из костей — ещё тот труд, поскольку в 1 кг костей в среднем содержится чуть больше 1 мкг этих протеинов, которых в смеси насчитывается около двадцати. Но среди этой великолепной двадцатки именно ВМР-2 притягивает к себе особое внимание ортопедов и дантистов, так как только он способен активировать костеобразующую (остеогенную) дифференциацию. Сегодня на рынке доступен рекомбинантный ВМР-2-белок (rhBMP-2), что делает исследования по его применению в регенеративной медицине релевантными. Но есть проблема: rhBMP-2 совершенно нерастворим в воде, что требует использования специальных буферных растворов (для предотвращения самоагрегации) — таких, к примеру, как концентрированная соляная кислота.

Как видим, основной задачей шведских химиков было не изобретение велосипеда (таланты ВМР-2 уже известны), а создание надёжного биологически совместимого переносчика, который не только защищал бы протеин, но и обеспечивал достаточный контроль над тем, как и где следует вырастить костный фрагмент. И такой переносчик был найден. Им оказалось гелеобразное соединение (гидрогель) на основе полисахарида — гиалуроновая кислота. Она абсолютно биосовместима, поскольку образуется в теле человека и животных (где-то в районе поджелудочной железы), а также давно используется в косметических продуктах.

Таким образом, предлагаемая г-жой Пискуновой система «протеин — носитель» позволяет избежать открытой хирургической операции, сопряжённой с риском осложнений и инфекционного заражения. Кроме того, наше тело гарантированно не отторгнет эту терапию. Разработка оказалась настолько успешной, что уже сейчас в одной из университетских больниц проходят её клинические испытания. Правда, эти тесты выявили некоторые осложнения, связанные с тем, что необходимо точно определять оптимальную дозу вводимого протеина. В противном случае возможно появление воспаления в окружающих тканях. Но, несмотря на неожиданный подводный камень, шведы не сомневаются, что очень скоро этот вид лечения станет обыденностью.

И всё же проблема не так проста. Дело в том, что оптимальное количество протеина зависит от характера, размера и места повреждения, то есть к её решению необходимо идти методом проб и ошибок, накапливая фактологический материал, экспериментируя буквально на людях. Кроме того, трудность может быть и в носителе, несмотря на его биосовместимость: присутствие чужеродного для данных тканей вещества вполне способно вызывать иммунный ответ в виде воспаления, ставящего целью выдавливание «чужака» наружу, что уж точно не способствует заживлению (зато может привести к неправильному срастанию).

Подготовлено по материалам Medical Xpress.