Умный гидрогель для восстановления хряща

Травмы колена – это проклятие всех спортивных людей, от звезд большого спорта до любителей по выходным погонять мяч.

Современные хирургические опции восстановления поврежденного хряща дорогостоящи, не всегда эффективны и связаны с многими осложнениями.

Даже после операции дегенерация хряща может прогрессировать, и процесс закончится печально.

Сотрудники Университета Айовы (США) сообщают, что в настоящее время они работают над принципиально новой технологией, которая позволит недорого, эффективно и безопасно восстанавливать поврежденную хрящевую ткань и останавливать артроз.

«Мы создали инъекционный биоактивный гидрогель, который может заживлять поврежденный хрящ, регенерировать и укреплять хрящевую ткань. Мы надеемся, что эта технология будет останавливать развитие артроза и устранять необходимость в протезировании сустава», - говорит Ин Ю (Yin Yu), выпускник медицинского факультета UI, помощник профессора Джеймса Мартина (James Martin), который и придумал умный гидрогель.

Результаты работы американских ученых были опубликованы в майском выпуске журнала Arthritis and Rheumatology.

Команда профессора Мартина недавно обнаружила клетки-предшественники, которые находятся внутри нормальной хрящевой ткани и отвечают за ее постоянное обновление. Это было неожиданным открытием, потому что долгое время ученые считали, что таких клеток в хряще не существует.

Также ученые идентифицировали сигнальные молекулы, которые привлекают эти клетки-предшественники – хондрогенные прогениторные клетки (chondrogenic progenitor cells, CPC). Под влиянием сигнальных молекул клетки начинают мигрировать из здоровой ткани в пораженную область, замещая погибшую хрящевую ткань. Одна из этих молекул (стромальный клеточный фактор 1, SDF1) буквально направляет клетки-предшественники на цель.

В экспериментах с поврежденной хрящевой тканью доктор Ю вводил гидрогель с SDF1 в хрящ, после чего ученые наблюдали за его восстановлением. Они обнаружили, что вскоре после инъекции клетки массово мигрировали в направлении химического сигнала SDF1, что приводило к быстрому заживлению хряща.

«Это дает просто великолепные результаты. Новая хрящевая ткань быстро вырастает на месте поврежденной. В полученной ткани нормальная концентрация протеогликанов, правильная структура – это совершенно здоровый хрящ», - утверждает доктор Ю.

Ученые отмечают, что полученная в экспериментах in vitro новая хрящевая ткань механически не была такой прочной, как обычная ткань у человека. Но Ю и Мартин уверены, что механические нагрузки (например, умеренная ходьба) должны улучшить ее свойства.

«Сегодня на самом деле не существует никаких методов лечения артроза, если не считать протезирование сустава. Но такая операция не подходит молодым людям, потому что искусственные суставы изнашиваются, и их приходится неоднократно заменять. Наш подход направлен на стимуляцию природных сил хрящевой ткани, ее внутреннего потенциала. Мы просто должны правильно ими управлять», - пишут исследователи.

Чтобы превратить сегодняшнее открытие в терапию будущего, ученые должны создать такой гель, который будет постепенно в необходимых дозах высвобождать SDF1 и ростовой фактор. Для решения этой задачи Мартин и Ю привлекли к работе профессора фармации доктора Алиасгера Салема (Aliasger Salem), эксперта по «умным» лекарственным формам.

Доктор Салем имеет огромный опыт разработки инновационных лекарственных форм, в том числе для генной терапии. В настоящее время он тестирует два вида наночастиц, одна из которых несет генетические инструкции ростового фактора, а вторая нагружена готовым ростовым фактором.

О превращении этой разработки в новый лекарственный препарат и выводе его на рынок ученые думали с самого начала проекта. Они подбирали материалы и технологии, чтобы новинка получилась практичной и недорогой. Бизнес-план разрабатывали сотрудники UI Venture School.

«Мы понимаем, что перенести такую технологию из лаборатории в клинику будет непросто. Поэтому мы старались использовать уже известные вспомогательные вещества, которые одобрены FDA. Это должно существенно ускорить процесс. Мы надеемся начать испытания на животных в 2015 году, а клинические испытания на пациентах, если все пойдет хорошо, уже через 5 лет», - пишет Ю.

medbe.ru