Тяже­лые ожо­ги пред­став­ля­ют одну из наи­бо­лее слож­ных меди­цин­ских про­блем, свя­зан­ную не толь­ко с непо­сред­ствен­ной угро­зой жиз­ни, но и с дли­тель­ным, часто неудо­вле­тво­ри­тель­ным вос­ста­нов­ле­ни­ем кож­но­го покро­ва. Несмот­ря на зна­чи­тель­ные дости­же­ния в обла­сти реани­ма­ции и хирур­ги­че­ско­го лече­ния, окон­ча­тель­ное вос­ста­нов­ле­ние функ­ци­о­наль­ных и эсте­ти­че­ских свойств кожи оста­ет­ся серьез­ным вызо­вом для миро­вой меди­ци­ны. Тра­ди­ци­он­ные мето­ды ауто­дер­мо­пла­сти­ки, хотя и спа­са­ют жиз­ни, часто остав­ля­ют паци­ен­тов с обшир­ны­ми руб­ца­ми, кон­трак­ту­ра­ми и нару­шен­ны­ми функ­ци­я­ми, что суще­ствен­но сни­жа­ет каче­ство жиз­ни и тре­бу­ет мно­го­лет­ней реа­би­ли­та­ции. На этом фоне раз­ра­бот­ка иссле­до­ва­те­лей из Уни­вер­си­те­та Лин­че­пин­га (Шве­ция) откры­ва­ет новые пер­спек­ти­вы в обла­сти реге­не­ра­тив­ной медицины.

Совре­мен­ным золо­тым стан­дар­том лече­ния глу­бо­ких ожо­гов явля­ет­ся пере­сад­ка рас­щеп­лен­но­го кож­но­го лос­ку­та. Этот метод пред­по­ла­га­ет исполь­зо­ва­ние тон­ко­го слоя соб­ствен­ной кожи паци­ен­та (эпи­дер­ми­са и части дер­мы), кото­рый пере­но­сит­ся на под­го­тов­лен­ную ране­вую поверх­ность. Одна­ко клю­че­вое огра­ни­че­ние дан­но­го под­хо­да кро­ет­ся в его ана­то­ми­че­ской неполноценности.

  • Эпи­дер­мис vs. дер­ма: Пере­са­жи­ва­е­мый лос­кут содер­жит пре­иму­ще­ствен­но эпи­дер­мис — верх­ний защит­ный слой кожи. Кри­ти­че­ски важ­ный глу­бо­кий слой, дер­ма, при этом отсут­ству­ет или пред­став­лен минимально.
  • Роль дер­мы: Дер­ма — это слож­ный струк­тур­ный кар­кас, содер­жа­щий кро­ве­нос­ные сосу­ды, лим­фа­ти­че­ские капил­ля­ры, нерв­ные окон­ча­ния, воло­ся­ные фол­ли­ку­лы, пото­вые и саль­ные желе­зы, а так­же фиб­роб­ла­сты, про­ду­ци­ру­ю­щие кол­ла­ген и эла­стин. Имен­но дер­ма отве­ча­ет за меха­ни­че­скую проч­ность, эла­стич­ность, упру­гость кожи, ее спо­соб­ность к тер­мо­ре­гу­ля­ции и сен­сор­ным функциям.
  • Про­бле­ма руб­це­ва­ния: Отсут­ствие пол­но­цен­ной дер­мы при пере­сад­ке при­во­дит к фор­ми­ро­ва­нию неор­га­ни­зо­ван­ной волок­ни­стой соеди­ни­тель­ной тка­ни — гипер­тро­фи­че­ских или кело­ид­ных руб­цов. Эти руб­цы не толь­ко созда­ют кос­ме­ти­че­ский дефект, но и часто вызы­ва­ют функ­ци­о­наль­ные огра­ни­че­ния (кон­трак­ту­ры), нару­ша­ют пото­от­де­ле­ние и чув­стви­тель­ность, ста­но­вясь источ­ни­ком хро­ни­че­ско­го дис­ком­фор­та и боли.

Суть инновации: "Кожа в шприце"

Иссле­до­ва­тель­ская груп­па под руко­вод­ством про­фес­со­ра Мика­э­ля Мик­кель­со­на пред­ло­жи­ла прин­ци­пи­аль­но новый под­ход к реге­не­ра­ции пол­но­цен­ной кожи, фоку­си­ру­ю­щий­ся на вос­ста­нов­ле­нии имен­но дер­маль­но­го слоя. Их раз­ра­бот­ка полу­чи­ла нефор­маль­ное назва­ние “кожа в шпри­це”, что точ­но отра­жа­ет ее клю­че­вые пре­иму­ще­ства — про­сто­ту при­ме­не­ния и био­ло­ги­че­скую активность.

  1. Фило­со­фия под­хо­да. “Строй­ма­те­ри­а­лы” вме­сто гото­во­го “дома”. Вме­сто попы­ток создать в лабо­ра­то­рии слож­ную трех­мер­ную струк­ту­ру дер­мы со все­ми ее ком­по­нен­та­ми, что пока тех­ни­че­ски крайне затруд­ни­тель­но, уче­ные пошли дру­гим путем. Они пред­ло­жи­ли имплан­ти­ро­вать в рану “стро­и­тель­ные бло­ки” — живые клет­ки, спо­соб­ные само­сто­я­тель­но орга­ни­зо­вать­ся и сфор­ми­ро­вать новую ткань под вли­я­ни­ем сиг­на­лов организма.
  2. Клю­че­вой агент. Фиб­роб­ла­сты. В каче­стве этих “стро­и­те­лей” были выбра­ны фиб­роб­ла­сты — основ­ные клет­ки соеди­ни­тель­ной тка­ни дер­мы. Эти клет­ки отно­си­тель­но лег­ко куль­ти­ви­ру­ют­ся в лабо­ра­тор­ных усло­ви­ях в боль­ших коли­че­ствах. Их уни­каль­ность в том, что они явля­ют­ся муль­ти­по­тент­ны­ми стро­маль­ны­ми клет­ка­ми: под воз­дей­стви­ем био­хи­ми­че­ских сиг­на­лов орга­низ­ма они могут диф­фе­рен­ци­ро­вать­ся в раз­лич­ные типы кле­ток, необ­хо­ди­мые для постро­е­ния дер­мы, и актив­но син­те­зи­ро­вать вне­кле­точ­ный мат­рикс (кол­ла­ген, эластин).
  3. Инже­нер­ное реше­ние: мик­ро­кар­кас для кле­ток. Что­бы обес­пе­чить клет­кам опо­ру и создать началь­ную трех­мер­ную сре­ду, уче­ные поме­сти­ли фиб­роб­ла­сты на мик­ро­ско­пи­че­ские шари­ки из жела­ти­на, моди­фи­ци­ро­ван­но­го мета­кри­лат­ны­ми груп­па­ми (GelMA). Этот мате­ри­ал был выбран не слу­чай­но: его состав и струк­ту­ра близ­ки к есте­ствен­но­му кол­ла­ге­ну кожи, что улуч­ша­ет выжи­ва­е­мость и функ­ци­о­наль­ную актив­ность кле­ток. Диа­метр шари­ков состав­ля­ет при­мер­но 200 мик­рон (0.2 мм), что созда­ет опти­маль­ную поверх­ность для кле­точ­ной адге­зии и пролиферации.
  4. Фор­му­ла геля: ста­биль­ность и удоб­ство. Сво­бод­но пла­ва­ю­щие клет­ки на шари­ках не удер­жат­ся в ране. Для реше­ния этой про­бле­мы иссле­до­ва­те­ли созда­ли спе­ци­аль­ный гель-носи­тель. Осно­ву геля соста­ви­ла гиа­лу­ро­но­вая кис­ло­та — есте­ствен­ный ком­по­нент кожи, игра­ю­щий клю­че­вую роль в гид­ра­та­ции и зажив­ле­нии. Моди­фи­ци­ро­ван­ная мета­кри­лат­ны­ми груп­па­ми гиа­лу­ро­но­вая кис­ло­та (HAMA) была сме­ша­на с сус­пен­зи­ей кле­ток на GelMA-шариках.
  5. “Вол­шеб­ное” отвер­жде­ние: фор­ми­ро­ва­ние имплан­та­та. Клю­че­вым эта­пом явля­ет­ся фор­ми­ро­ва­ние ста­биль­но­го имплан­та­та непо­сред­ствен­но на ране. Для это­го под­го­тов­лен­ный гель сме­ши­ва­ет­ся с фото­и­ни­ци­а­то­ром и нано­сит­ся на повре­жден­ную поверх­ность. Под воз­дей­стви­ем без­опас­но­го сине­го све­та (дли­на вол­ны ~400-500 нм) про­ис­хо­дит реак­ция фото­от­вер­жде­ния: цепи мета­кри­лат­ных групп гиа­лу­ро­но­вой кис­ло­ты и жела­ти­но­вых шари­ков сши­ва­ют­ся, обра­зуя проч­ный, эла­стич­ный и био­сов­ме­сти­мый гид­ро­гель. Этот про­цесс зани­ма­ет менее мину­ты, а полу­чен­ный мате­ри­ал надеж­но фик­си­ру­ет­ся в ране, созда­вая защит­ное покры­тие и “инку­ба­тор” для клеток.

Экспериментальное подтверждение

От лабо­ра­то­рии к живой ткани

Тео­ре­ти­че­ская кон­цеп­ция тре­бо­ва­ла стро­гой экс­пе­ри­мен­таль­ной про­вер­ки на живых орга­низ­мах. Иссле­до­ва­те­ли про­ве­ли серию докли­ни­че­ских испы­та­ний на моде­лях грызунов.

  • Мето­ди­ка: С помо­щью тех­но­ло­гии 3D-био­пе­ча­ти были созда­ны неболь­шие пла­сти­ны из раз­ра­бо­тан­но­го био­ком­по­зит­но­го геля, содер­жа­щие живые фиб­роб­ла­сты чело­ве­ка на GelMA-шари­ках, в мат­рик­се из фото­от­вер­жден­но­го HAMA. Эти пла­сти­ны были имплан­ти­ро­ва­ны под кожу лабо­ра­тор­ных мышей.
  • Резуль­та­ты выжи­ва­е­мо­сти кле­ток: Мони­то­ринг пока­зал, что фиб­роб­ла­сты не толь­ко успеш­но пере­жи­ли сам про­цесс био­пе­ча­ти и имплан­та­ции, но и сохра­ня­ли высо­кую жиз­не­спо­соб­ность (более 90%) в тече­ние мини­мум 14 дней в новой сре­де. Это кри­ти­че­ски важ­но, так как мас­со­вая гибель кле­ток после транс­план­та­ции сво­дит на нет эффек­тив­ность метода.
Кожа в шприце
  • Функ­ци­о­наль­ная актив­ность: Имму­но­ги­сто­хи­ми­че­ский ана­лиз и ПЦР-иссле­до­ва­ния тка­ней, окру­жа­ю­щих имплан­тат, выяви­ли актив­ную экс­прес­сию генов и сек­ре­цию клю­че­вых бел­ков вне­кле­точ­но­го мат­рик­са дер­мы: кол­ла­ге­на I и III типов, фиб­ро­нек­ти­на. Это пря­мое сви­де­тель­ство того, что транс­план­ти­ро­ван­ные фиб­роб­ла­сты не про­сто выжи­ли, но и нача­ли выпол­нять свою основ­ную функ­цию — син­те­зи­ро­вать кар­кас новой дермы.
  • Вас­ку­ля­ри­за­ция: клю­че­вой про­рыв. Наи­бо­лее зна­чи­мым резуль­та­том ста­ла индук­ция ангио­ге­не­за — про­цес­са обра­зо­ва­ния новых кро­ве­нос­ных сосу­дов. В тече­ние 3-4 недель после имплан­та­ции иссле­до­ва­те­ли наблю­да­ли актив­ное врас­та­ние капил­ля­ров мыши-реци­пи­ен­та в транс­план­тат. Сосу­ди­стая сеть фор­ми­ро­ва­лась как на гра­ни­це имплан­та­та с окру­жа­ю­щей тка­нью, так и внут­ри него. Обра­зо­ва­ние функ­ци­о­наль­но­го кро­во­снаб­же­ния явля­ет­ся абсо­лют­но необ­хо­ди­мым усло­ви­ем для выжи­ва­ния и инте­гра­ции любой круп­ной тка­ни или имплан­та­та в орга­низ­ме. Без адек­ват­ной вас­ку­ля­ри­за­ции транс­план­тат неиз­беж­но под­вер­га­ет­ся некрозу.

По оцен­кам неза­ви­си­мых ана­ли­ти­ков, при усло­вии успеш­но­го пре­одо­ле­ния всех эта­пов и доста­точ­ном финан­си­ро­ва­нии, тех­но­ло­гия может вый­ти на рынок не ранее чем через 7-10 лет. Инно­ва­ци­он­ный био­ком­по­зит­ный гель с живы­ми фиб­роб­ла­ста­ми, раз­ра­бо­тан­ный в Уни­вер­си­те­те Лин­че­пин­га, пред­став­ля­ет собой зна­чи­тель­ный шаг впе­ред в обла­сти вос­ста­нов­ле­ния кожи после тяже­лых повре­жде­ний. Его кон­цеп­ция — достав­ка “стро­и­тель­ных кле­ток” в удоб­ной, фик­си­ру­е­мой фор­ме, спо­соб­ных под руко­вод­ством орга­низ­ма фор­ми­ро­вать новую, функ­ци­о­наль­ную дер­му — откры­ва­ет путь к прин­ци­пи­аль­но ново­му каче­ству зажив­ле­ния ожо­гов и дру­гих обшир­ных ран. Дока­зан­ная жиз­не­спо­соб­ность кле­ток, их функ­ци­о­наль­ная актив­ность и, что осо­бен­но важ­но, инду­ци­ро­ван­ная вас­ку­ля­ри­за­ция в докли­ни­че­ских моде­лях обос­но­вы­ва­ют высо­кие ожидания.

Путь к широ­ко­му кли­ни­че­ско­му при­ме­не­нию еще долог и сопря­жен с необ­хо­ди­мо­стью реше­ния слож­ных науч­но-тех­ни­че­ских и регу­ля­тор­ных задач, потен­ци­ал тех­но­ло­гии оче­ви­ден. Она не толь­ко сулит улуч­ше­ние каче­ства жиз­ни для мил­ли­о­нов паци­ен­тов с ожо­го­вой трав­мой во всем мире, но и слу­жит ярким при­ме­ром про­грес­са в кон­вер­гент­ных обла­стях нау­ки: кле­точ­ной био­ло­гии, био­ма­те­ри­а­ло­ве­де­нии, тка­не­вой инже­не­рии и транс­ля­ци­он­ной медицине.

Tags:
, ,

Похожие посты