Группа под руководством профессора Александры Овсяниковой из Венского технического университета совместно с аспирантом Оливером Копински-Грюнвальдом и в сотрудничестве с венскими травматологическими и медицинскими центрами в рамках Австрийского кластера по регенерации тканей заполнила дефект хряща в колене кролика сеткой, изготовленной из материала, который постепенно исчезает. Они напечатали сферические каркасы диаметром приблизительно 0,3 мм, размером с песчинку, засеяли их хрящевыми клетками, выращенными из стволовых клеток, собрали их в более крупный имплантат и имплантировали его в поврежденный участок. Через двенадцать недель в дефекте образовалась новая ткань, покрывающая значительно большую его часть и достигающая приблизительно 91% толщины естественного хряща. Гистологический анализ оценил ее как «почти нормальный хрящ».

Само слово «напечатано» здесь мало что значит, потому что в наши дни практически всё печатается, включая зубные протезы. Настоящий герой — это материал. Каркас был изготовлен из смолы DEGRAD INX, разработанной бельгийской компанией BIO INX, и отвержден с помощью многофотонной литографии — лазерной технологии печати, способной обеспечить разрешение менее одного микрометра. Для этого метода результат является первым, поскольку он впервые переместился из лабораторной чашки в живой организм.

Почему хрящ не может восстанавливаться самостоятельно

Хрящевая ткань — одна из тканей с исключительно низкой регенеративной способностью. Дефект, который мог бы постепенно зажить в другом месте тела, остается дефектом в суставе, поскольку ткань не способна к самовосстановлению. Исследование было сосредоточено на остеохондральных дефектах критического размера, то есть дефектах, затрагивающих как хрящ, так и нижележащую кость, и достаточно больших, чтобы не заживать самостоятельно. Это одна из наиболее сложных задач в регенеративной медицине, поэтому, если бы этот метод был протестирован, именно на такие повреждения следовало бы ориентироваться.

Многофотонная литография — одна из самых точных технологий печати, доступных в настоящее время. Лазер создает структуру точка за точкой, достигая микрометрового масштаба и даже меньшего, что позволяет исследователям создавать плотную, высокоорганизованную микросреду для клеток, которую ранее было невозможно получить. Остальное, по сути, представляет собой процесс сборки строительных блоков. Сфероиды хрящевых клеток помещали на напечатанные каркасы диаметром приблизительно 0,3 мм, где им давали созреть. Затем отдельные строительные блоки объединяли в более крупный имплантат. Каркас выполняет временную функцию: он поддерживает и организует клетки, и по мере развития новой ткани он постепенно разрушается, пока не исчезнет. Для достижения этого команде нужен был материал, который одновременно можно было бы печатать с таким высоким разрешением, который был бы биоразлагаемым и биосовместимым. Таким материалом является DEGRAD INX.

Наиболее показательным результатом является цифра 91%. Через двенадцать недель регенерированная ткань достигла примерно 91% толщины естественного хряща и хорошо интегрировалась с окружающими тканями, в то время как в группе без лечения результат был значительно слабее. Гистологически регенерированная ткань была оценена как «почти нормальный хрящ». Оставшиеся несколько процентных пунктов представляют собой пробел, который еще предстоит заполнить.

Это тот вид прогресса, который происходит медленно, в узком, узкоспециализированном сегменте 3D-печати, где сертификация и подтверждение соответствия требованиям измеряются годами.

Исследование показало, что смола успешно проявила себя в качестве носителя клеток в конкретном эксперименте in vivo . Овсяников прямо заявляет, что его группа работает над стратегией микрокаркасов уже 10 лет.

Что на самом деле меняет этот результат?

До настоящего времени стратегия использования микрокаркасов для минимально инвазивной тканевой инженерии оставалась преимущественно идеей, продемонстрированной в лабораторных условиях. Публикация в European Polymer Journal впервые подтверждает, что этот подход может работать в живом организме.

Потенциальную клиническую значимость всей этой точности можно суммировать в одном предложении из описания исследования: такие каркасы потенциально можно вводить инъекционно для заполнения неровных дефектов хряща без вскрытия сустава. Наполненные клетками строительные блоки будут доставляться в поврежденную область, где они смогут адаптироваться к форме дефекта и постепенно трансформироваться в хрящ, в то время как сам каркас исчезнет.

Источник