Довольно часто при лечении серьёзных повреждений костей приходится трансплантировать их из других частей тела. Восстановление костной ткани после такой операции гораздо лучше протекает в присутствии динамической нагрузки.
При движении и из-за выполнения физических упражнений происходит механическое раздражение повреждённого участка, которое в свою очередь запускает каскад биохимических сигналов и, в конечном итоге, регенерацию клеток, рост тканей и массу других процессов, необходимых для эффективного восстановления.
Но в случае обязательной или вынужденной неподвижности пациента, а также при заболеваниях костей, когда здоровый участок ткани просто неоткуда взять, этот метод не применим. Для большинства таких больных процесс восстановления оказывается слишком длительным, со многими возможными осложнениями и зачастую частично или полностью неудачным.
Для решения проблемы исследователи из Килского и Ноттингемского университетов, работающие под руководством Джеймса Хенстока (James Henstock) использовали покрытые особыми белками магнитные наночастицы, которые способны стимулировать стволовые клетки к регенерации костной ткани.
Согласно статье, опубликованной в издании Stem Cells Translational Medicine, учёные закрепили наночастицы на стволовых клетках человека и вводили их с помощью микроинъекций в бедро куриных эмбрионов (на 11 день их развития). Кроме этого были проведены испытания нового метода на тканеинженерных конструкциях на основе коллагеновых гидрогелей.
После этого исследователи с помощью внешнего магнитного поля управляли внедрёнными клетками, создавая тем самым необходимое механическое воздействие для запуска процессов регенерации костной ткани, и поддерживали его, постепенно высвобождая стимулирующие рост белки.
В результате учёные выяснили, что у “обработанных” эмбрионов формирование костной ткани происходит быстрее, и она имеет более плотную структуру. При этом случаев какого-либо аномального механического напряжения в костях или патологий в развитии окружающих тканей выявлено не было.
“Наша работа показывает, что инъекционная клеточная терапия при обеспечении соответствующих механических сигналов в сочетании с контролируемым высвобождением факторов роста может давать существенное улучшение развития костей”, — заключает доктор Хенсток в пресс-релизе университета Киля.
По мнению специалистов, уникальность исследования заключается вовсе не в факте использования магнитных наночастиц, которые проявили себя во множестве других областей, а в их использовании именно для создания механического раздражения, а также для адресной доставки стволовых клеток и дополнительных активных компонентов единовременно.
Автор: Дарья Загорская