Наши клетки не живут в вакууме. Они окружены сложным питающим матриксом, что очень важно для многих биологических функций. Во всех многоклеточных организмах, в том числе в организме человека, клетки синтезируют свой собственный экстрацеллюлярный матрикс. Но в лаборатории обеспечить клетки подложкой, к которой они должны прикрепиться, чтобы расти и размножаться, должны ученые, занимающиеся выращиванием тканей. В будущем инженерными тканями можно будет заменять или восстанавливать практически любую часть нашего тела.

Как правило, подложки создаются из синтетических материалов или из природных веществ, получаемых из организма животных или человека. Все они имеют свои сильные и слабые стороны, но ни одна подложка, выращенная в чашке Петри, не может полностью имитировать высокоорганизованную структуру матрикса, созданную живым организмом.

Однако недавно Фэн Чжао (Feng Zhao) из Мичиганского технологического университета (Michigan Technological University) «заставила» фибробласты – клетки, создающие экстрацеллюлярный (внеклеточный) матрикс, – синтезировать именно такую хорошо организованную подложку. Ее волокна – толщиной всего лишь 80 нанометров – очень близки к волокнам природного матрикса. И, так как подложка синтезирована клетками, она состоит из той же сложной смеси природных белков и сахаров, которые встречаются в живом организме. Кроме того, нановолокна подложки выровнены так же хорошо, как только что расчесанные волосы.

Для направления роста фибробластов кожи человека используются синтетические нанорешетки (глубиной 130 нм),
в результате чего образуется однородный слой фибробластов толщиной 70 мкм с хорошо выровненными клетками и нановолокнами
экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ). Естественная ЭЦМ-подложка с равномерно выровненными нановолокнами 78±9 нм в диаметре образуется
после удаления из слоя фибробластов клеточных компонентов. Пересев стволовых клеток человека показывает отличную способность подложки
направлять и поддерживать выравнивание и пролиферацию клеток вдоль волокон. Такая биологическая подложка может стать идеальной
основой для инженерных тканей. (Фото: Feng Zhao)

Вся хитрость состояла в том, чтобы сориентировать кожные фибробласты с помощью нанорешетки, направляющей их рост.

«Клетки сделали свою работу», – говорит Чжао. «Материал, который они создали, полностью однороден, и, конечно, он совершенно биологичен».

Стволовые клетки, помещенные на подложку Чжао, отлично развиваются. Кроме того, у этой имитации природного матрикса есть и еще одно преимущество – гарантия очень слабого иммунного ответа.

«Мы считаем, что в ней заложен большой потенциал», – говорит Чжао. «Я полагаю, ее можно использовать в инженерии мягких тканей, таких как кожа, кровеносные сосуды и мышцы».

Оригинальная статья

Highly Aligned Nanofibrous Scaffold Derived from Decellularized Human Fibroblasts