Новый биоматериал восстанавливает поврежденный хрящ в суставах

Ученые из Северо-Западного университета США создали инновационное биоактивное вещество, способное формировать качественный хрящ в суставах. Биоматериал, при введении в поврежденный хрящ действует как каркас, способствующий восстановлению хряща в активных суставах. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Хрящ - важнейший компонент суставов», - говорит Сэмюэл Ступп из Северо-Западного университета, - «У взрослых хрящ не обладает врожденной способностью к заживлению. Наша новая терапия может стимулировать восстановление тканей, которые естественным образом не восстанавливаются».
Разрушение хряща является серьезной проблемой здравоохранения. Исследование, проведенное в 2011 году в 18 странах, показало, что ежегодно проводится более 1,3 миллиона операций по замене коленного сустава, причем основным фактором являются проблемы с хрящом.

И хотя существуют другие способы восстановления хряща, например, микрофрактурная хирургия, которая подразумевает создание небольших переломов в кости для стимуляции роста нового хряща, они часто приводят к росту неправильного типа хряща – жесткой, волокнистой хрящевидной ткани, похожей на рубцы, вместо гладкого, упругого гиалинового хряща, покрывающего суставы. В результате такой операции часто формируется хрящ, уступающий по подвижности и прочности натуральному.

Один из возможных методов лечения, который разрабатывают ученые, - это использование каркасов при дефектах хряща, которые поддерживают рост гиалинового хряща. Этот вариант показал себя многообещающим у мелких млекопитающих, таких как мыши, но не подходит для более крупных млекопитающих, вероятно, из-за больших нагрузок на суставы крупных животных.

Ступп и его коллеги разработали материал, который решает эту проблему. Материал, который внешне напоминает резину, представляет сложную сеть молекулярных компонентов, имитирующих естественную среду хряща. Он состоит из двух ключевых элементов: биоактивного пептида, связанного с важнейшим белком для роста и поддержания хряща TGFb-1, и модифицированной гиалуроновой кислоты. Кислота, которая входит в состав многих средств для ухода, — природный полисахарид, обнаруженный и в хряще, и в смазочной жидкости суставов.

В ходе экспериментов в пробирках исследователи обнаружили, что этот гибридный материал поддерживает хондрогенную дифференцировку, то есть пролиферацию хрящевых клеток, известных как хондроциты. Он образует пучки нитей - естественную структуру, встречающуюся в тканях опорно-двигательного аппарата.

Чтобы проверить эффективность материала, исследователи применили его к дефектам хряща в коленных суставах овец. Как и у людей, хрящи овец невероятно трудно поддаются регенерации. Овечьи и человеческие колени также схожи по весу, размеру и механическим нагрузкам.

В ходе исследования ученые вводили густой, похожий на пасту материал в дефекты хряща, где он превращался в резиноподобную матрицу. По мере постепенного разрушения каркаса в суставах животных формировался новый, высококачественный хрящ. При этом подвижность и другие свойства сустава были лучше, чем в контрольной группе. Анализ показал, что новый хрящ богат натуральными биополимерами, такими как коллаген II и протеогликаны, которые имеют решающее значение для безболезненной механической прочности суставов.

Конечно, требуются дальнейшие исследования и разработки, после чего процесс должен пройти клинические испытания на людях. Исследователи полагают, что новый материал потенциально может предотвратить необходимость полной замены сустава, позволит лечить дегенеративные заболевания, такие как остеоартрит, и восстанавливать спортивные травмы, такие как разрывы передней крестообразной связки.

Марина КЫН