Кроль наплакал: белок из слез поможет восстановить хрящевую ткань
Российские ученые испытали на кроликах препараты лактоферрина — природного белка, содержащегося в молоке и слезной жидкости, на способность стимулировать регенерацию тканей без образования рубцов. Выяснилось, что с помощью него можно «перенастроить» процесс заживления с рубцевания на регенерацию. Специалистам удалось вылечить подопытным животным ушной хрящ, но в будущем технология подойдет для восстановления других тканей. Подробнее о перспективных исследованиях — в материале «Известий».
Можно ли управлять регенерацией хрящевой ткани
Исследователи Института регенеративной медицины Сеченовского университета выяснили, что лактоферрин — природный белок, содержащийся в молоке и слезной жидкости, — способен ускорять органотипическую регенерацию, то есть качественное, безрубцовое восстановление ткани, максимально приближенное к ее исходной структуре. Пока что речь идет об ушном хряще, однако потенциально с помощью лактоферрина можно добиться восстановления и других типов тканей, рассказали «Известиям» ученые.
Восстановление сложных тканей, таких как хрящ, кость или нерв, остается одной из главных задач современной медицины. Эти ткани отличаются низкой скоростью обновления, малым количеством делящихся клеток и слабой способностью к самовосстановлению. Часто после повреждения формируется не полноценная ткань, а рубец, который не выполняет исходные функции. Ученые давно ищут способы направить процесс заживления не просто на заполнение дефекта, а на истинную регенерацию — как у ящерицы, отращивающей хвост.
В поисках решения исследователи использовали в качестве модели эластичный хрящ ушной раковины кролика. Этот тип ткани — редкий пример у млекопитающих, где при определенных условиях возможно полное, качественное восстановление без рубца. Команда продолжила предыдущую работу по установлению необходимых условий для регенерации, проведя поисковое исследование с целым рядом лекарств и факторов с известным влиянием на заживление тканей.
В экспериментах на клетках было показано, что лактоферрин повышает их выживаемость и стимулирует синтез ключевых компонентов здорового хряща. Однако главное открытие было сделано при исследовании на животных. При локальном введении в зону повреждения хряща ушной раковины лактоферрин не просто ускорял заживление, а направлял процесс в сторону органотипической регенерации. Уже к 60-му дню в экспериментальной группе формировались участки с высокой плотностью эластических волокон. К 90-му дню дефект замещался полноценной хрящевой тканью, структурно неотличимой от здоровой.
— Ушной хрящ — это одна из немногих моделей у млекопитающих, где можно наблюдать качественную регенерацию, — пояснил заведующий лабораторией цифрового микроскопического анализа Алексей Файзуллин. — Мы протестировали несколько биологически активных веществ и препаратов и обратили внимание на лактоферрин, который ускорял именно органотипическое восстановление — когда ткань не рубцуется, а воссоздается ее исходная архитектура. Это важный шаг: мы выяснили, что можно «перенастроить» процесс заживления с рубцевания на регенерацию.
Как можно использовать лактоферрин
Способность лактоферрина стимулировать не просто рост клеток, а качественное восстановление открывает путь к созданию принципиально новых методов терапии повреждений сложных структур — от хряща и кости до, возможно, нервной ткани.
— Использование лактоферрина при биопечати тканеинженерных конструкций может существенно ускорить формирование и созревание хрящевых структур, а также улучшить их качество, — отметил руководитель Центра инновационных коллагеновых разработок Сеченовского университета, кандидат медицинских наук Артем Антошин. — Благодаря этим свойствам он может стать крайне полезной добавкой в питательные среды при культивировании клеток.
Исследование открывает новые горизонты в регенеративной медицине. Известно, что этот природный белок, содержащийся в молоке и слезах, может запускать процесс полноценного восстановления ткани с ее сложной структурой, сказала «Известиям» эксперт рынка НТИ «Хелснет» директор Института медицины и медицинских технологий НГУ Юлия Самойлова.
По ее словам, особенно впечатляет его способность стимулировать рост именно эластического хряща, что было продемонстрировано на моделях ушной раковины. Это направление особенно перспективно для пациентов с врождёнными дефектами или последствиями травм, где современные методы требуют сложных операций с пересадкой собственных тканей пациента.
— В будущем лактоферрин может дополнять клеточные технологии и использоваться в комбинации с другими регенеративными средствами — например, тромбоцитарной плазмой или экзосомами. Разработка приближает эру более щадящих и эффективных методов реконструктивной хирургии, способных улучшить качество жизни пациентов, — сказала эксперт.
Исследование идеально вписывается в современные тренды биоинженерии, где акцент смещается на интеллектуальную регуляцию процессов регенерации, отметил заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.
— Хотелось бы верить, что лактоферрин станет важным компонентом «умных» биочернил для 3D-печати тканей, персонализированных имплантов и комбинированных терапий, позволяя не просто протезировать, но запускать программы самоисцеления. Но пока речь идёт о моделях и модельных животных, — рассказал ученый.
Работа касается одного из наиболее коммерчески перспективных сегментов биомедицины. Проблема восстановления хрящевой ткани крайне значима для ортопедии и травматологии, и технология качественной регенерации могла бы существенно снизить потребность в эндопротезировании, подчеркнул Доцент института экономики и управления УрФУ и кафедры технологий будущего МФТИ Максим Колясников.
— Ключевое экономическое преимущество разработки — использование лактоферрина, природного белка, который уже производится промышленно и относительно недорог. Однако конкуренция в сегменте интенсивна: китайские исследователи недавно представили биоадгезивный гель для восстановления костной ткани на основе наночастиц, который также показал способность стимулировать регенерацию без рубцевания, получив существенное государственное финансирование и ускоренный путь к клиническим испытаниям, — отметил эксперт.
По его словам, исследование проведено на специфической модели ушного хряща кролика, обладающего уникальной регенеративной способностью, нетипичной для суставного хряща человека. Путь от доказательства концепции до клинического применения занимает 7–10 лет и потребует инвестиций в сотни миллионов рублей.
Прогресс разработки будет зависеть от успехов в решении фундаментальных задач: достижения специфичности воздействия в условиях сложной биологической сети организма и создания систем доставки, обеспечивающих переход от лабораторных условий к клинической практике, заключила эксперт НТИ «Хелснет», заведующая лабораторией фармакологических активных соединений, НИИ Клинической и экспериментальной лимфологии — филиала Института цитологии и генетики СО РАН Анастасия Соловьева.
Работа, поддержанная грантом Российского научного фонда, опубликована в журнале International Journal of Molecular Sciences.
