Выращивание органов и тканей из клеток пациента — передний край медицинских исследований — регенеративные методы могут решить проблему отторжения трансплантата. Однако найти подходящий каркас или субстрат для выращивания клеток на.
Материал должен быть нетоксичным и эластичным, не должен отторгаться организмом или препятствовать росту клеток. Группа исследователей под руководством профессора Константина Агладзе, возглавляющего лабораторию биофизики возбудимых систем МФТИ, занимается инженерией сердечной ткани. Группа культивировала полностью функциональные сердечные ткани, способные сокращаться и проводить волны возбуждения, из клеток, называемых кардиомиоцитами.
Раньше группа использовала синтетические полимерные нановолокна, но недавно решила протестировать другой материал — электропряденое волокно спидроина, белка паутины. Нити паутины невероятно легкие и прочные. Они в пять раз прочнее стали, в два раза эластичнее нейлона и способны растягиваться на треть своей длины.
Структура молекул спидроина, из которых состоит паутина, похожа на структуру протеина шелка, фиброина, но намного прочнее.
Исследователи обычно используют матрицы из искусственных спидроиновых волокон в качестве субстрата для выращивания имплантатов, таких как кости, сухожилия и хрящи, а также повязок. Команда профессора Агладзе решила выяснить, может ли спидроиновый субстрат, полученный из генетически модифицированных дрожжевых клеток, служить для роста сердечных клеток.
Для этого они высевали изолированные кардиомиоциты новорожденных крыс на волокнистые матрицы.
Во время эксперимента исследователи наблюдали за ростом клеток и проверяли их сократимость и способность проводить электрические импульсы, которые являются основными характеристиками нормальной сердечной ткани.
Мониторинг, проведенный с помощью микроскопа и флуоресцентных маркеров, показал, что в течение трех-пяти дней на субстрате образовался слой клеток, которые были способны синхронно сокращаться и проводить электрические импульсы, как ткани живого сердца.
«Мы можем положительно ответить на все вопросы, которые задаем в начале этого исследовательского проекта», — говорит профессор Агладзе. «Клетки сердечной ткани успешно прикрепляются к субстрату рекомбинантного спидроина; они растут, образуя слои, и полностью функциональны, что означает, что они могут скоординированно сокращаться."