Биоинженеры Университета Конна успешно восстановили хрящ в колене кролика, что является многообещающим шагом на пути к восстановлению суставов у людей. Работа была опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Артрит – распространенное и болезненное заболевание, вызванное повреждением суставов. Обычно хрящевые прокладки смягчают эти места. Но травма или возраст могут привести к их разрушению. По мере разрушения хряща кость начинает ударяться о кость, и повседневные действия, такие как ходьба, становятся ужасно болезненными.
Существующее в настоящее время лечение заключается в замене поврежденного хряща на здоровый, взятый из других частей тела или от донора. Но запасы здорового хряща ограничены. Если это собственный хрящ человека, пересадка может повредить ткань, откуда он был взят; если это чужой хрящ, иммунная система, скорее всего, отторгнет его.
Лучшим методом лечения будет восстановление здорового хряща в самом поврежденном суставе. Некоторые исследователи пытались использовать химические факторы роста, чтобы стимулировать организм к росту собственного хряща; другие пытались использовать биоинженерный каркас, чтобы дать организму шаблон для свежей ткани. Но ни один из этих подходов не работает, даже в сочетании.
“Регенерированный хрящ ведет себя иначе, чем родной хрящ. Он разрушается при обычных нагрузках на сустав”, — рассказывает биоинженер из Университета Конна Тхань Нгуен.
Лаборатория Нгуена также работала над регенерацией хряща, и они обнаружили, что электрические сигналы являются ключом к нормальному росту. Они разработали тканевую основу из нановолокон поли-L-молочной кислоты (PLLA) – биоразлагаемого полимера, который часто используется для закрытия хирургических ран. Наноматериал обладает замечательным свойством – пьезоэлектричеством. Когда его сжимают, он производит небольшой всплеск электрического тока.
Регулярное движение сустава, например, ходьба, может заставить каркас из PLLA генерировать слабое, но устойчивое электрическое поле, которое побуждает клетки колонизировать его и расти в хряще. Никаких внешних факторов роста или стволовых клеток (которые потенциально токсичны или могут вызвать нежелательные побочные эффекты) не требуется, и, что очень важно, растущий хрящ механически прочен.
Недавно команда протестировала каркас в колене травмированного кролика. После имплантации каркаса кролику разрешили попрыгать на беговой дорожке для упражнений, и, как и было предсказано, хрящ пришел в норму.
“Пьезоэлектричество – это явление, которое существует и в человеческом теле. Кость, хрящ, коллаген, ДНК и различные белки обладают пьезоэлектрической реакцией. Наш подход к заживлению хряща имеет большое клиническое значение, и мы будем изучать соответствующий механизм заживления”, — делится доктор Ян Лю, аспирант группы Нгуена и ведущий автор опубликованной работы.
