Паутина — подложка из генно-инженерных волокон белка спидроина, из которого состоят паучьи нити, — оказалась лучшей основой для выращивания из клеток для тканей сердца, пишут ученые из МФТИ в статье, опубликованной в журнале PLOS ONE.
Выращивание органов и тканей из собственных клеток пациента —одно из самых перспективных направлений медицины. Регенеративные методы позволяют решить проблему отторжения трансплантатов, но здесь ученые сталкиваются с проблемой поиска подходящего каркаса, субстрата, на котором можно выращивать клетки. Материал для них должен быть нетоксичным, не отторгаться организмом, быть достаточно эластичным и не препятствовать росту клеток.
Выращенные на матрице клетки сердечной ткани, помеченные флюоресцентным красителем. © Alexander Teplenin et al. / PLOS ONE
Группа под руководством профессора Константина Агладзе, завлабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ, занимается тканевой инженерией сердца. Он и его коллеги выращивают из отдельных клеток — кардиомиоцитов — функциональную сердечную ткань, способную сокращаться и проводить возбуждение. Ранее в качестве основы для выращивания клеток они использовали синтетические полимерные нановолокна, однако теперь решили проверить возможности другого материала — волокон из искусственного паутинного белка спидроина. Нити паутины отличаются исключительной прочностью и легкостью: на разрыв она в пять раз прочнее стали, в два раза превосходит нейлон по эластичности, способна вытягиваться на треть своей длины. Белковые молекулы спидроины, из которых состоят каркасные нити паутины, по своей структуре сходны с белками шелковых нитей — фиброинами, но значительно прочнее их.
Ранее ученые использовали матрицы из искусственных волокон спидроина в качестве основы для создания имплантов — костей, сухожилий и хрящей, перевязочных материалов. Агладзе и его коллеги проверили, может ли основа из спидроина, полученного из генно-модифицированных дрожжевых клеток, послужить для выращивания сердечных клеток.
Фото: Матрица из волокон спидроина под микроскопом. © Alexander Teplenin et al. / PLOS ONE
В эксперименте ученые засевали «паутинную» основу кардиомиоцитами, взятыми у новорожденных крыс. Затем они следили за клетками, оценивая их рост, способность сокращаться и проводить электрические импульсы — главные свойства полноценной сердечной ткани.
Исследования с помощью микроскопа и флюоресцентных меток показали, что уже через три-пять дней на субстрате образовался слой клеток, которые были способны синхронно сокращаться и проводить электрические импульсы так же, как сердечная ткань живого сердца.
«Мы можем сказать “да” в ответ на все вопросы, которые поставили в начале исследования. Клетки сердеченой ткани успешно прикрепляются к субстрату из рекомбинантного спидроина, они растут и формируют слои, являются полностью функциональными — то есть могут координированно сокращаться», — говорит Агладзе.
==================================================================
Ссылка на статью: Alexander Teplenin et al., Functional Analysis of the Engineered Cardiac Tissue Grown on Recombinant Spidroin Fiber Meshes, PLOS ONE, March 23, 2015.
