Биоинженерный суставной хрящ синтезировал для себя лекарство в ответ на нагрузку

Американские исследователи создали биоинженерный суставной хрящ на основе свиных клеток, который вырабатывает противовоспалительный препарат в ответ на механическую нагрузку. В перспективе эта технология может помочь в лечении остеоартрита. Отчет о разработке опубликован в журнале Science Advances.

Остеоартрит — самое частое поражение суставов, им страдает каждый 30-й житель Земли, причем заболеваемость резко возрастает в пожилом возрасте. Оно возникает из-за постепенного изнашивания суставных хрящей, которое сопровождается воспалительными реакциями и приводит к разрушению хряща и подлежащего участка кости. Это связано с тем, что после окончательного формирования скелета в возрасте 20–30 лет клетки хряща (хондроциты) практически перестают делиться и восстанавливать хрящевую ткань.

Тем не менее эти клетки сохраняют критичную в период роста организма способность реагировать на нагрузку, за что отвечает ряд механорецепторов — TRPV4, PIEZO1, PIEZO2, интегрины и первичные реснички. Подобную способность используют для создания механотерапевтических биоинженерных конструкций. До сих пор такие технологии подразумевали экзогенное введение пептидных препаратов, ультразвуковую стимуляцию или имплантацию синтетических полимеров (микрокапсул, гидрогелей), которые не обеспечивают долгосрочного поддержания концентрации лекарства и ее контроля путем биологической обратной связи.

Чтобы устранить эти недостатки, сотрудники Университетов Вашингтона в Сент-Луисе и Дьюка в Дареме под руководством Фаршида Гуйлака (Farshid Guilak) решили создать искусственную хрящевую ткань, которая будет «самоизлечиваться» в ответ на механическую нагрузку.

В ходе предварительных экспериментов исследователи изолировали свиные хондроциты и инкубировали их в искусственном каркасе из агарозного гидрогеля, получив искусственный хрящ. Такой тканевой конструкт реагировал на механическую нагрузку 108-процентным увеличением активации кальцийзависимых внутриклеточных сигнальных путей. Введение в питательную среду низкомолекулярного ингибитора ваниллоидного катионного канала транзиторного рецепторного потенциала 4 типа (рецептора TRPV4) GSK205 снижало подобную реакцию на 47 процентов. Это показало, что клеточный ответ на механическую нагрузку в первую очередь зависит именно от этого типа рецепторов.

Добавить комментарий

*

4 × четыре =