Улучшаем качество жизни, создавая новые лекарства
RUS | ENG

Полимеры кишечных бактерий повлияли на восстановление костной ткани

Ученые из МГУ имени М. В. Ломоносова исследовали полимеры полиоксиалканоаты, которые могут синтезировать бактерии кишечной микробиоты. Эти соединения способны активировать восстановление костной и хрящевой ткани. Направление перспективно для современной медицины, так как позволяет разрабатывать новые изделия тканевой инженерии. Работа поддержана Президентской программой Российского научного фонда и опубликована в World Journal of Stem Cells.

Тело человека состоит из огромного количества различных веществ, среди которых особое место занимают биополимеры – это белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Среди них есть и гораздо менее известные соединения, например, полиоксиалканоаты. Они обнаружены у животных, растений и грибов, но главным образом это бактериальные полимеры. У человека их синтезируют различные микроорганизмы, живущие в кишечнике. Производят эти полимеры как биотехнологическим путем при помощи бактерий, так и по технологии химического синтеза. При этом синтетические полимеры отличаются по своей структуре от природных.

Полиоксиалканоаты разрушаются ферментами организма до безвредных соединений, и совместимы с организмом – не наносят вред тканям. Поэтому они используются для изготовления имплантируемых в тело медицинских изделий, например, эндопротезов и шовных нитей. Природные и синтетические полиоксиалканоаты довольно прочные и пластичные, а также могут стимулировать регенерацию костной и хрящевой ткани. Полимеры перспективны для создания скаффолдов – специальных каркасов, на которых можно формировать среду для развития клеток различных типов.

Ученые из МГУ имени М. В. Ломоносова исследовали биологические свойства природного предшественника всех полиоксиалканоатов – поли-3-оксибутирата. Они использовали пористые скаффолды, которые получили, вымыв соли из полимерного раствора. В экспериментах in vitro, то есть «в пробирке», ученые показали, что поли-3-оксибутират хорошо совместим с разными типами клеток. Стволовые клетки на каркасе из биополимера также хорошо росли и трансформировались в костные клетки. Это было видно по форме, специфической активности генов и замедлению деления клеток.

Схожие результаты ученые получили в экспериментах in vivo: скаффолды, в том числе, засеянные стволовыми клетками, имплантировали в кости лабораторных животных. Изделия полностью врастали в ткань и затем замещались ею. Исследователи показали, что рост клеток зависел от структуры каркаса, например, размера и формы пор. Чтобы проверить, связана ли костная активность поли-3-оксибутирата с его природными функциями как бактериального полимера, сегодня ученые используют каркасы из него для исследования регенерации слизистой кишечника.

«В этом исследовании при поддержке РНФ мы постарались разобраться, как связаны биомедицинские свойства и терапевтическая активность полиоксиалканоатов с их природными функциями. Вероятно, эти полимеры могут воздействовать на организм человека через еще не изученные механизмы, которые затрагивают и стволовые клетки. Эти реакции могут лежать в основе коммуникации между бактериями микробиоты и клетками иммунной системы, слизистой оболочки кишечника и других органов человека», – говорит руководитель проекта Вера Воинова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник МГУ имени М. В. Ломоносова.

Источник: https://indicator.ru