Инновационный гель позволит выращивать ткани для трансплантации и, возможно, даже искусственные органы. Петербургские ученые решают задачу создания естественной среды для роста клеток вне организма. В исследовании участвуют представители Института цитологии и Физтеха имени Йоффе.

«Живые клетки, которые растут на поверхности чашки, в тех случаях, когда клеткам все нравится, они прикрепляются, распластываются», – говорит ведущий научный сотрудник центра клеточных технологий института цитологии РАН Юлия Нащекина.

В лабораториях Института цитологии ученые решают нетривиальную задачу – как создать естественную среду для выращивания тканей человеческого организма, чтобы потом эти живые заплатки можно было пересадить пациентам.

Пока для трансплантационной медицины замещающие ткани выращивают в искусственной среде, что не очень эффективно, либо в естественном коллагеновом окружении, которое очень быстро теряет свои свойства.

«В организме клетки окружены внеклеточным матриксом. Основным компонентом такого внеклеточного матрикса в организме является коллаген. Для имитации внеклеточного матрикса вне организма используют коллагеновый гель. Однако такой коллагеновый гель меняет свои функции – он уменьшается в объеме, деструктирует», – продолжает Юлия Нащекина.

Буквально за день-два коллагеновый гель становится непригодным для размножения клеток вне организма. В то время, как нужно, чтобы среда могла поддерживать рост ткани около месяца. Петербургские ученые подобрали нужный рецепт для нового геля.

«Мы разработали конструкцию на основе геля с дополнительными компонентами, которые препятствуют деструкции и сжатию такого коллагенового геля. Этот коллагеновый гель, во-первых, сохраняет свою нативную структуру. Во-вторых, он улучшает пролиферацию, то есть размножение клеток», – объясняет Юлия Нащекина.

В междисциплинарном исследовании на средства гранта Российского научного фонда принимает участие Физтех имени А.Ф. Иоффе. Его специалисты изучают инновационный гель на нано-уровне.

«Данный микроскоп, его основное преимущество – то, что он позволяет достигать разрешения в один нанометр. Это позволяет нам различать тонкую структуру коллагеновых пучков. Один нанометр – величина меньше в десятки тысяч раз, чем человеческий волос», – рассказывает младший научный сотрудник, аспирант Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе Данила Марков.

Физики рассматривают структуру с максимально возможным на сегодня разрешением, чтобы понять, годится ли разработка для последующего вживления в организм человека.

«Основная задача нашей работы – выявление нативной структуры геля, то есть, это – соответствие геля, полученного в пробирке ткани, которая находится в теле человека. Здесь мы видим, например, коллаген. Диаметр каждый фибриллы – порядка ста нанометров, и нативность коллагена определяется его исчерченностью», – говорит старший научный сотрудник, руководитель группы растровой электронной микроскопии Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе Алексей Нащекин.

Гель меняет свои свойства в зависимости от концентрации компонентов. Ученые уже вычислили оптимальный состав. Соответствующая статья опубликована в ведущем иностранном журнале, что является признанием прорывной технологии на мировом уровне.

Впереди – клинические испытания. В случае успеха российские медики получат инновационную технологию трансплантации тканей, а пациенты – способ быстрого восстановления после травм, ожогов и хирургических операций. Однако, главное, по словам ученых, что гель поможет в создании искусственных органов.

Уже сегодня специалисты Института цитологии РАН бьются над созданием роговицы, которая в будущем придет на смену донорской роговице.