Операции не понадобятся. Новый биоматериал избавит от необходимости хирургического вмешательства

Разработан инновационный биоматериал, который при внутривенном введении уменьшает воспаление и стимулирует восстановление клеток и тканей. Эффективность этого биоматериала при лечении повреждений тканей, вызванных сердечным приступом, была продемонстрирована в ходе успешных испытаний как на грызунах, так и на моделях крупных животных. Исследователи также представили доказательство концепции, основанное на исследовании на грызунах, предполагая, что биоматериал может оказаться полезным при лечении черепно-мозговой травмы и легочной артериальной гипертензии, пишет SciTechDaily.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

"Этот биоматериал позволяет лечить поврежденные ткани изнутри, — сказала Карен Кристман, профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и ведущий исследователь группы, разработавшей материал, — Это новый подход к регенеративной инженерии".

По словам Кристман, исследование по оценке безопасности и эффективности биоматериала на людях может начаться в течение следующих одного-двух лет. Команда, состоящая как из биоинженеров, так и из врачей, недавно опубликовала свои первые результаты испытаний.

По оценкам, только в Соединенных Штатах ежегодно регистрируется 785 000 новых случаев сердечного приступа, и не существует установленного лечения для восстановления, полученного в результате повреждения сердечной ткани. После сердечного приступа развивается рубцовая ткань, которая снижает мышечную функцию и может привести к застойной сердечной недостаточности.

"Ишемическая болезнь сердца, острый инфаркт миокарда и застойная сердечная недостаточность продолжают оставаться наиболее обременительными проблемами общественного здравоохранения, затрагивающими наше общество сегодня, — сказал доктор Райан Р. Ривз, врач отделения сердечно-сосудистой медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего, — Как интервенционный кардиолог, который ежедневно лечит пациентов с ишемической болезнью сердца и застойной сердечной недостаточностью, я хотел бы получить еще одну терапию для улучшения результатов лечения пациентов и уменьшения изнурительных симптомов".

В предыдущих исследованиях команда во главе с Кристман разработала гидрогель, изготовленный из естественного каркаса ткани сердечной мышцы, также известного как внеклеточный матрикс, который можно вводить в поврежденную ткань сердечной мышцы через катетер. Гель образует каркас в поврежденных участках сердца, стимулируя рост и восстановление новых клеток. Результаты успешного клинического испытания первой фазы на людях были опубликованы осенью 2019 года. Но, поскольку его необходимо вводить непосредственно в сердечную мышцу, его можно использовать только через неделю или более после сердечного приступа — раньше это может привести к повреждению, потому что процедуры инъекции на основе иглы.

Команда хотела разработать лечение, которое можно было бы применять сразу после сердечного приступа. Это означало разработку биоматериала, который можно было бы вводить в кровеносный сосуд сердца одновременно с другими методами лечения, такими как ангиопластика или стент, или вводить внутривенно.

"Мы стремились разработать терапию биоматериалом, который можно было бы доставлять к труднодоступным органам и тканям, и мы придумали метод, позволяющий использовать кровоток — сосуды, которые уже снабжают кровью эти органы и ткани", — сказал Мартин Спанг, первый автор статьи, получивший докторскую степень в группе Кристман в отделении биоинженерии.

Одним из преимуществ нового биоматериала является то, что он равномерно распределяется по поврежденным тканям, поскольку его вливают или вводят внутривенно. Напротив, гидрогель, введенный через катетер, остается в определенных местах и ​​не распространяется.

Как делают биоматериал

Исследователи в лаборатории Кристман начали с разработанного ими гидрогеля, который, как было доказано, совместим с инъекциями крови в рамках испытаний на безопасность. Но размер частиц гидрогеля был слишком большим, чтобы воздействовать на прохудившиеся кровеносные сосуды. Спанг решил эту проблему, пропустив жидкий предшественник гидрогеля через центрифугу, что позволило отсеять более крупные частицы и оставить только частицы наноразмера. Полученный материал подвергали диализу и стерильной фильтрации перед сублимационной сушкой. Добавление стерильной воды к конечному порошку приводит к получению биоматериала, который можно вводить внутривенно или вводить в коронарную артерию сердца.

Как это работает

Затем исследователи протестировали биоматериал на модели сердечных приступов у грызунов. Они ожидали, что материал пройдет через кровеносные сосуды и попадет в ткани, потому что после сердечного приступа между эндотелиальными клетками в кровеносных сосудах образуются промежутки.

Но случилось кое-что другое. Биоматериал связывается с этими клетками, закрывая щели и ускоряя заживление кровеносных сосудов, в результате уменьшая воспаление. Исследователи протестировали биоматериал на модели сердечного приступа у свиньи и получили аналогичные результаты.

Команда также успешно проверила гипотезу о том, что тот же биоматериал может помочь воздействовать на другие типы воспаления на крысиных моделях черепно-мозговой травмы и легочной артериальной гипертензии. Лаборатория Кристман проведет несколько доклинических исследований этих состояний.

Следующие шаги

"Хотя большая часть работы в этом исследовании связана с сердцем, возможности лечения других труднодоступных органов и тканей могут открыть новые области биоматериалов или тканевой инженерии для лечения новых заболеваний", — сказал Спанг.

Тем временем Кристман вместе со стартапом, соучредителем которого она является, планируют запросить разрешение на проведение исследования биоматериала на людях для лечения сердечных заболеваний. Это означает, что клинические испытания на людях начнутся через один-два года.

"Одной из основных причин, по которой мы лечим тяжелую ишемическую болезнь сердца и инфаркт миокарда, является предотвращение дисфункции левого желудочка и прогрессирования застойной сердечной недостаточности, — сказал доктор Ривз, — Эта простая в применении терапия может сыграть важную роль в нашем подходе к лечению".

Ранее Фокус писал о том, как распознать сердечный приступ и отличить его от других видов грудной боли. Врачи говорят, что сердечный приступ обычно сопровождается неприятными ощущениями в центре или левой стороне грудной клетки. Но такие симптомы могут являться признаком множества других заболеваний.