Нанотехнологии: исследователи воспроизводят жизнеспособные клетки сетчатки глаза в лаборатории
Группа исследователей из различных учреждений, включая Университет Ноттингем Трент и Университет Англии Раскин, попыталась связать нанотехнологии и регенеративную медицину с целью разработки лечения дегенерации желтого пятна, основной причины слепоты. Таким образом, ученые придумали инновационный метод культивирования клеток пигментного эпителия сетчатки.
Следствие повреждения пигментных клеток сетчатки, дегенерация желтого пятна является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Когда эти ключевые клетки повреждены, наш организм не может их заменить, что приводит к потере центрального зрения со значительными последствиями, влияющими на социальные, двигательные и психологические аспекты пострадавших.
В этих условиях группа исследователей обратилась к нанотехнологиям и регенеративной медицине, чтобы разработать инновационное решение. Они вырастили пигментные эпителиальные клетки сетчатки на разработанном ими инновационном нановолоконном трехмерном каркасе. Это исследование может стать значительным шагом вперед в борьбе с дегенерацией желтого пятна и привести к созданию инновационных методов регенеративного лечения. Результаты исследования опубликованы в журнале .
Разработка 3D нанокаркаса
Центральным элементом этого прорыва является разработка инновационного трехмерного нанокаркаса. Эта крошечная структура в основном служит опорой для клеток, направляя их поведение и тем самым способствуя их росту.
Для разработки этих каркасов команда использовала полимерные нановолокна, полученные с помощью метода, называемого "электроспиннинг". Это сложный метод производства чрезвычайно тонких волокон из различных материалов, включая полимеры. Процесс электропрядения включает в себя приложение электромагнитной силы для вытягивания небольшого количества материала в ультратонкое волокно. Полученные таким образом волокна образуют трехмерную структуру. Последний предназначен для обеспечения условий, способствующих росту клеток.
Эффективный процесс
Тщательный выбор полимеров, используемых для формирования волокон, является одним из ключевых факторов успеха этого процесса. Полимер полиакрилонитрил обеспечивает необходимую механическую прочность каркаса, а гидрофильный полимер джефамин, притягивающий воду, создает идеальные условия для адгезии и роста клеток. Такое сочетание позволило воссоздать мембрану, аналогичную той, в которой клетки сетчатки развиваются естественным образом.
Поэтому способность этой мембраны воспроизводить естественную среду обитания клеток сыграла решающую роль в успехе эксперимента. Клетки не только смогли прикрепиться к каркасу, но и были стимулированы к росту, что подтверждает эффективность созданной структуры.
Для усиления эффективности каркаса исследователи покрыли 3D-структуры флуоцинолона ацетонидом, противовоспалительным стероидом. Эти молекулы уменьшают воспаление и одновременно способствуют росту клеток. С помощью этой методики удалось сохранить жизнь клеток в течение как минимум 150 дней.
Перспективный подход
Предыдущие попытки создать подобный каркас были связаны с использованием коллагена и целлюлозы. Однако в данном случае исследователи остановили свой выбор на полимерах. По их мнению, такая "синтетическая" альтернатива более совместима с иммунной системой человека, что делает процесс более жизнеспособным.
Успех этого метода заключается также в том, что клетки, выращенные на этом каркасе, ведут себя более естественно, чем клетки, выращенные на других опорах. Это свидетельствует о том, что полимерный каркас более эффективно имитирует биологическую среду, необходимую для развития клеток.
Несмотря на многообещающий характер этих достижений, остается еще много проблем. В частности, вызывает сомнения вопрос биосовместимости с тканями человека. Несмотря на обнадеживающие результаты лабораторных исследований, существует большая разница между выращиванием клеток в лабораторных условиях и успешной имплантацией тканевого заменителя в живой организм. Поэтому в настоящее время исследовательская группа сосредоточилась на изучении вопроса об ориентации клеток. Этот этап направлен на изучение важнейшего фактора, влияющего на жизнеспособность клеток. Только после этого этапа можно будет говорить об испытаниях на живых организмах.