Наночастицы стимулируют рост хряща без дорогих факторов роста

Исследователи из Северо-Западного университета впервые создали биологически активный наноматериал, который способствует росту нового хряща in vivo без использования дорогостоящих факторов роста. Эта минимально инвазивная терапия активирует стволовые клетки костного мозга и приводит к образованию естественного хряща. Ни одна из существующих терапий на это не способна.

Результаты будут опубликованы на этой неделе (с 1 февраля) в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Проблема регенерации хряща

"В отличие от кости, хрящ не восстанавливается, поэтому клинические стратегии регенерации этой ткани представляют большой интерес", — заявил старший автор исследования Сэмюэл И. Стапп. Поврежденный хрящ может привести к боли в суставах, потере физической функции и, в конечном итоге, к остеоартриту, экономическое влияние которого в США оценивается почти в $65 млрд.

"Хрящ не регенерирует у взрослых. Как только вы полностью выросли, у вас есть весь хрящ, который у вас когда-либо будет", — пояснила первый автор Рамиль Н. Шах.

Механизм действия нового геля

Коллаген II типа — основной белок в суставном хряще. "Наш материал из наноскопических волокон стимулирует стволовые клетки, присутствующие в костном мозге, производить хрящ, содержащий коллаген II типа, и восстанавливать поврежденный сустав", — сказала Шах. Существующая процедура микроперелома (microfracture) обычно приводит к образованию хряща с преобладанием коллагена I типа, который больше похож на рубцовую ткань.

Новый гель вводится в жидком виде в область поврежденного сустава, где он самоорганизуется и образует твердую структуру. Эта внеклеточная матрица, имитирующая естественное окружение клеток, за счет молекулярного дизайна связывает один из важнейших факторов роста для восстановления хряща, концентрируя и удерживая его на месте.

Результаты испытаний на животных

Вместе с хирургом-ортопедом Ниравом А. Шахом исследователи имплантировали свой нановолоконный гель животной модели с дефектами хряща. Они тестировали:

• Микроперелом отдельно.
• Микроперелом + нановолоконный гель с добавленным фактором роста.
• Микроперелом + нановолоконный гель без добавленного фактора роста.

Ключевой вывод

Нанотерапия дала значительно лучшие результаты, чем одна только процедура микроперелома. Важнее всего, что добавление дорогого фактора роста не потребовалось для достижения наилучших результатов. Благодаря молекулярному дизайну геля, для регенерации хряща достаточно фактора роста, уже присутствующего в организме.

Матрице нужно было присутствовать всего месяц, чтобы стимулировать рост хряща. Матрица на основе самоорганизующихся молекул (пептидных амфифилов) биодеградирует в питательные вещества и замещается естественным хрящом.