У 2013 році науковці Університету Айови (США) розробили експериментальний біопатч (англ. patch — заплатка), призначений для стимуляції регенерації пошкодженої або втраченої кісткової тканини. Технологія використовує колагеновий каркас і систему доставки ДНК без застосування вірусних векторів. Результати дослідження опублікували в науковому журналі Biomaterials.
Біопатч складається з колагенового каркаса, який містить частинки з плазмідною ДНК. Ця ДНК містить генетичні інструкції для вироблення PDGF-B — фактора росту, що бере участь у процесах відновлення кісткової тканини.
Принцип роботи полягає в тому, що клітини організму мігрують у встановлений у зоні пошкодження колагеновий каркас. Там вони поглинають частинки з плазмідною ДНК і починають виробляти PDGF-B. У результаті локально утворюється білок, який стимулює процес регенерації кістки.
«Ми доставляємо ДНК у клітини, щоб вони самі виробляли білок, який сприяє регенерації кісткової тканини», — пояснював професор College of Pharmacy Університету Айови Аліасгер Салем, один із авторів дослідження.
Однією з переваг такого підходу є можливість забезпечити тривале вироблення фактора росту без необхідності постійно вводити в організм його готовий білок. Дослідники зазначали, що це потенційно може спростити терапію та забезпечити локальну дію в зоні пошкодження.
Експериментальний каркас можна виготовляти відповідно до форми та розміру конкретного дефекту. Науковці припускали, що така технологія в майбутньому може знайти застосування, зокрема, у стоматології — для відновлення кісткової тканини, необхідної для встановлення зубних імплантів, а також для лікування деяких вроджених дефектів кісток обличчя та черепа.
Під час експериментів дослідники створили дефект розміром 5 × 2 мм у кістці черепа піддослідних тварин і встановили туди колагеновий каркас із плазмідною ДНК. Через чотири тижні в зоні пошкодження утворилося приблизно у 44 рази більше нової кісткової та м’якої тканини, ніж у випадку використання одного лише колагенового каркаса. Порівняно з необробленим дефектом показник був приблизно у 14 разів вищим. Дослідження також показало стимуляцію росту людських клітин строми кісткового мозку в лабораторних умовах.
Важливо, що на момент публікації йшлося саме про експериментальну технологію. Біопатч випробовували на тваринах, а досліди з людськими клітинами проводили в лабораторії. Тому результати не означали появи готового методу лікування пошкоджень кісток у людей.
Дослідники також підкреслювали, що система доставки ДНК є не вірусною. Це потенційно зменшує ризик небажаної імунної реакції та спрощує виробництво таких систем.
Результати роботи Університету Айови відкрили перспективний напрям у регенеративній медицині: замість багаторазового введення готового фактора росту вчені запропонували доставляти клітинам генетичні інструкції, завдяки яким вони самі виробляють необхідний білок безпосередньо в зоні пошкодження. Джерело