16 июня 2019, воскресенье, 07:33
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Ультразвук, генная терапия и стволовые клетки

Science Magazine/YouTube

Группа ученых объединила генную терапию, стволовые клетки и ультразвук, чтобы помочь срастить сломанные кости. Новый метод должен будет помочь в тяжелых случаях несращения переломов, когда часть кости отсутствует или же сильно повреждена. Пока успех достигнут в эксперименте на свиньях, но авторы работы надеются, что их метод поможет и людям.

Обычно при несрастании переломов врачи используют костный трансплантат, когда у самого пациента берут фрагмент костной ткани, чаще всего – из тазовых костей. Но процедура взятия фрагмента сложна, болезненна для пациента и увеличивает общее время восстановления. Если же костный фрагмент берется у умершего человека, то перед имплантацией он стерилизуется, лишаясь белков и других сигнальных молекул, что затрудняет восстановление кости.

Ученые давно хотели научиться выращивать новую кость без использования трансплантата. Они заполняли пустоты в костной ткани коллагеном, который привлекает мезенхимальные стволовые клетки, способные дать начало остеоцитам – клеткам костной ткани. Но мезенхимальные стволовые клетки могут превращаться не только в остеоциты, но и в клетки жировой или соединительной ткани. В течение нескольких лет исследователи пытались управлять превращениями мезенхимальных стволовых клеток при помощи костных морфогенетических белков (BMP) – сигнальных молекул, которые в организме отвечают за образование костной ткани. Задача затруднялась тем, что, чтобы клеточное дифференцирование произошло, мезенхимальные стволовые клетки должны подвергаться действию этих белков не менее недели, а при введении в место перелома белки рассеиваются всего за несколько часов.

Тогда ученые во главе с Дэном Газитом (Dan Gazit), специалистом по регенеративной медицине из Медицинского центра Сидарс-Синай (Cedars-Sinai) в Лос-Анджелесе, попытались решить эту проблему, вставив дополнительные копии генов, ответственных за синтез костных морфогенетических белков, в геном самих стволовых клеток. Для доставки в клетки нужного гена использовались специальным образом модифицированные вирусы. Но добиться достаточной эффективности не удавалось. Теперь они применили новый способ доставки генов, не требующий применения вирусов.

На место перелома вводят коллаген и ждут пару недель, пока ткань не заселят мезенхимальные стволовые клетки. Затем они создают раствор, содержащий многочисленные фрагменты молекулы ДНК с копией интересующего их гена в наполненных газом пузырьках, заключенных в тонкую липидную оболочку. После введения этого раствора в место перелома, они направляют на данную область ультразвук. Ультразвуковые импульсы взрывают микропузырьки, пробивая наноразмерные отверстия в соседних стволовых клетках, что позволяет генам проникать внутрь клетки.

В 2014 году Дэн Газит и его коллеги опробовали эту методику сначала на нетерапевтических репортерных генах в экспериментах на животных. Потом они перешли к генам двух костных морфогенетических белков: BMP-2 и BMP-7. В результате рост костной ткани усилился, но недостаточно, чтобы эффективно залечивать переломы.

Успех ожидал ученых в экспериментах с белком BMP-6. Используя ту же процедуру, они направляли кодирующий этот белок ген в мезенхимальные стволовые клетки подопытных свиней, у которых хирургическим путем был удален участок кости длиной один сантиметр.

Спустя восемь недель промежутки в костях свиней были заполнены костной тканью и следы перелома полностью залечены. Использование стволовых клеток в сочетании с генной терапией оказалось не менее эффективным средством лечения, чем пересадка фрагмента собственной костной ткани животного.

Руководитель Центра пластической и реконструктивной хирургии в Медицинском центре Сидар-Синай Дэвид Кулбер (David Kulber), который сам не принимал участие в этом исследовании, называет результаты эксперимента имеющими огромное клиническое значение и считает, что данная технология стимуляции роста кости действительно замечательна. Ученый-ортопед из Техасского университета Джонни Хуард (Johnny Huard) тоже считает, что полученные Дэном Газитом и его коллегами результаты – это именно то, что нужно для прогресса в данной области. Но он также отмечает, что все подопытные животные в эксперименте были младше года. У молодых животных больше мезенхимальных стволовых клеток, чем у старых, но серьезные переломы гораздо чаще встречаются у пожилых пациентов. Поэтому Джонни Хуард предлагает еще до начала клинических испытаний нового метода на людях провести ряд экспериментах со взрослыми подопытными животными, чтобы убедиться в его эффективности.

Итоги исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.