При переломе руки или ноги ваше тело в большинстве случаев само может восстановить перелом. Однако способности организма к восстановлению недостаточны при больших переломах или дефектах костей, которые часто не заживают без посторонней помощи. Чтобы поддержать образование костей, исследователи во всем мире сейчас разрабатывают живые имплантаты, состоящие из клеток, засеянных на поддерживающих структурах из биологического материала.К сожалению, еще предстоит преодолеть множество препятствий, прежде чем мы получим функциональный живой имплант, — объясняет профессор Герт Кармелиет из отделения клинической и экспериментальной эндокринологии. «Часто только 30% имплантированных костных клеток выживают в первые дни.
Основная причина заключается в том, что кровеносные сосуды вокруг перелома, которые доставляют кислород и питательные вещества к клеткам, также повреждены. Прорастание новых кровеносных сосудов в Имплантат требует времени, и до тех пор у клеток заканчивается топливо из-за недостаточного снабжения кислородом и питательными веществами. В то же время истощенные костные клетки производят вредные кислородные радикалы и тем самым нарушают естественный баланс между антиоксидантами и кислородными радикалами. Их избыток кислородные радикалы вызывают необратимое повреждение клеток ».
Докторант Стив Стеген тестировал на мышах, как он может лучше подготовить костные клетки для этого решающего этапа между имплантацией и врастанием кровеносных сосудов. Ему удалось включить режим выживания в костных клетках, отключив датчик кислорода PHD2 перед имплантацией. «В результате костные клетки активируют двойной защитный механизм. Во-первых, костные клетки увеличивают запасы аварийного топлива в виде гликогена, который на самом деле является резервуаром сахара.
Кроме того, костные клетки начинают использовать глютамин — аминокислоту. — производить больше антиоксидантов, чтобы нейтрализовать повышенное производство вредных кислородных радикалов. Эти две корректировки позволяют костным клеткам быть самоподдерживающимися с точки зрения выработки энергии и защищать себя от повышенного уровня кислородных радикалов ».
Кислородный датчик PHD2 можно инактивировать с помощью генной инженерии, но, что более интересно для использования в клинических условиях, также путем введения терапевтических молекул, объясняет профессор Кармелиет. «Перепрограммирование костных клеток, полученных от пациентов, может увеличить их выживаемость с 30% до 60%, что в конечном итоге приведет к лучшей регенерации кости. В будущих исследованиях мы изучим, работает ли этот метод также при еще более крупных дефектах костей и с использованием человеческих клеток. . "