Пересадка костного мозга – одна из самых неприятных медицинских процедур, большая часть дискомфорта связана с необходимостью уничтожения клеток костного мозга перед введением новых.

В Инженерной школе при Калифорнийском университете Сан-Диего команда ученых-биоинженеров во главе с Шайни Варгхесе работает над созданием искусственной кости, которая однажды сможет позволить врачам проводить трансплантации костного мозга с меньшим количеством побочных эффектов.

Длинные кости полые и содержат костный мозг, который каждый день производит 500 миллиардов красных кровяных клеток при гемопоэзе, и лимфоцитов, которые важны для иммунной системы.

Однако если с костным мозгом что-то пойдет не так, например, из-за болезни, результатом станет тяжелая анемия и нарушенная иммунная система. Иногда это нарушение является естественным, либо оно может возникнуть из-за рака, той или иной формы инфекции, врожденного состояния, либо аутоиммунной проблемы. Или это может быть искусственно вызвано как побочный эффект радиации или химиотерапии.

Какова бы ни была причина, наиболее эффективным лечением является трансплантация костного мозга или, точнее, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток. Обычно для этого требуется найти подходящего донора, либо взять здоровый костный мозг у пациента, сохранить его, а затем повторно имплантировать.

Кость/костный мозг

Кость/костный мозг, созданная кость

Проблема состоит в том, что такая трансплантация требует уничтожения всех клеток костного мозга в теле пациента посредством излучения или введения химических веществ, чтобы новые клетки не боролись со старыми. К сожалению, эта важная процедура, которая сильно нагружает организм, вызывает побочные эффекты, в том числе усталость и потерю способности к деторождению.

Команда ученых из Сан-Диего работает над методом внедрения новых клеток костного мозга пациентам с использованием искусственных костей без разрушения старых клеток. Это может показаться контрпродуктивным, но уничтожение старых клеток необходимо только в том случае, если они сами злокачественны, как, например, при лейкемии. Если старые клетки просто не работают должным образом, например, при апластической анемии или были ослаблены излучением или химиотерапией для противодействия немедикаментозному раку, тогда возникает вопрос о том, как получить новые клетки без необходимости удаления старых.

Подход команды состоял в том, чтобы создать биоинженерную биомиметическую «вспомогательную кость», которая могла бы быть имплантирована в организм и располагать донорскими клетками без введения их в длинные кости. Ученые изготовили то, что выглядит как круглая косточка из стейка. Фактически это кольцо из пористого гидрогеля, содержащего фосфат кальция. Когда в эту форму вводят стволовые клетки, она превращаются в костные клетки. Между тем, стволовые клетки в неминерализованной форме, находящие в центре, удерживают донорские стволовые клетки, которые превращаются в кроветворные клетки.

Чтобы понять, как это работает, инженеры представили имплантаты под кожей мышей — некоторые из них имели функциональный костный мозг, а другие, у которых был костный мозг, были убиты излучением. В течение четырех недель имплантат развивал костноподобные структуры с кровеносными сосудами и костным мозгом, который образовывал эритроциты. Кроме того, имплантаты и кровоток содержали в себе смесь хозяйских клеток и клеток донора через шесть месяцев.

Эксперимент не только показал, что клетки-хозяева и донорские клетки могут существовать бок о бок в течение длительного периода времени благодаря имплантатам, но также и то, что пересаженные клетки циркулировали через кровоток мышей с разрушенным костным мозгом, так как имплантаты функционировали подобно естественным костям.

«Мы работаем над тем, чтобы сделать эту платформу более эффективной для создания стволовых клеток костного мозга», — говорит Варгхесе.

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.

Отвтавть комменатрий

Ваша почта не будет опубликована