Главная Университет Университет в СМИ Попасть в десятку

Попасть в десятку

Белорусские ученые разработали уникальный материал для трансплантации стволовых клеток

Создание уникального материала для трансплантации стволовых клеток, включенное в престижный топ-10 научных достижений НАН Беларуси за 2019 год, — яркий пример того, что самые значимые результаты рождаются на стыке наук. Совместная работа сотрудников Института химии новых материалов Национальной академии наук и 2-й кафедры хирургических болезней БГМУ под руководством члена-корреспондента НАН доктора медицинских наук, профессора Станислава Третьяка способна дать надежду на исцеление страдающим от такого мучительного недуга, как спаечная болезнь.

Станислав Третьяк и Александр Жура

Где тонко?

Несмотря на глобальный тренд в хирургии — проводить самые сложные операции малотравматично, малоинвазивными способами, используя различные эндоскопические аппараты и даже роботов, реакция нашего организма на вмешательство, например, в брюшной полости не изменилась.

Как следствие операции или попадания микроорганизмов, что всегда случается при операциях на кишечнике, в брюшной полости формируются спайки. Это беда, и она универсальна для всех стран. Порой люди, излечившись от основного заболевания, всю дальнейшую жизнь страдают от спаечной болезни, которая может привести к развитию смертельных осложнений, одним из которых является кишечная непроходимость. Я уже не говорю о дисфункции кишечника, которая развивается из-за большого количества спаек, — Станислав Третьяк не скрывает: медикам пока точно неизвестно, кто именно больше склонен к такому развитию событий. 

У одного пациента не возникнет проблем даже после тяжелого перитонита, а у другого они появятся в результате минимального хирургического вмешательства. Но пока воздействовать на причину явления невозможно, хирургам регулярно приходится иметь дело с его следствием.

Мы рассекаем спайки, но случается, что после их появляется еще больше! И мы решили побороться с этой проблемой. Во-первых, после операции разграничить ткани материалом, который в течение 1 — 2 недель препятствовал бы образованию спаек, а затем полностью растворялся в брюшной полости. Во-вторых, поместить в эту зону мезенхимальные стволовые клетки. Известно, что они участвуют в регенерации и способствуют уменьшению формирования белка, из которого получаются спайки. Но встал вопрос: как эти клетки доставить и зафиксировать в нужной области? Какой материал применить? И тогда мы обратились к нашим коллегам-химикам, — профессор Третьяк подчеркивает, что без такого научного альянса и, в частности, без понимания со стороны академика Владимира Агабекова, возглавляющего Институт химии новых материалов НАН, работа не состоялась бы.

Образец материала носителя для стволовых клеток

Разгадка ребуса

Задача химикам была поставлена непростая. С одной стороны, новый материал должен быть биосовместимым, а значит, безвредным и биодеградируемым — то есть растворяться, исчезать из брюшной полости в течение короткого времени. Ведь задержись он в организме дольше недели-двух, начнет восприниматься как инородное тело, пойдут воспалительная реакция, осложнения. С другой — ему нужно быть достаточно стойким, чтобы можно было перенести на него стволовые клетки и они смогли там закрепиться. Настоящий научный ребус, который в конце концов удалось решить. Основным компонентом стал… всем знакомый пектин, получаемый из яблок.

Пектин — это природный полимер. Он биосовместим, нетоксичен, и у нас есть возобновляемое недорогое сырье для его производства: в Беларуси яблок много. Но у нас была задача получить материал с заданным временем разложения и при этом подходящий для трансплантации стволовых клеток. Зная, что они хорошо закрепляются на пористые структуры, мы решили пойти путем формирования высокопористых криогелей. По факту это вспененный материал, напоминающий спонж, но только на микроуровне, — делится подробностями работы заведующая лабораторией микро- и наноструктурированных систем Института химии новых материалов Виктория Куликовская.

Александр Красковский, Виктория Куликовская и Ксения Гилевская

Конечно, материал из чистого пектина быстро бы растворялся. Поэтому полученную пористую структуру надо было мягко укрепить, чтобы продлить срок ее жизни до требуемых 1 — 2 недель. Для этого научные сотрудники лаборатории Ксения Гилевская и Александр Красковский предложили использовать еще один биосовместимый полезный компонент — кальций. Чтобы обработать им пористые структуры, нужно было найти ту оптимальную концентрацию, которая позволяла бы стабилизировать материал на заданный период времени. И после ряда проб она была найдена. В итоге получили материал, отвечающий всем заявленным требованиям. Капризные стволовые клетки в нем чувствуют себя как дома: хорошо закрепляются, образуют контакты.

Станислав Третьяк подчеркивает уникальность проведенной работы:

Никто никогда не видел, как эти клетки фиксируются к материалу. А мы это сфотографировали. И теперь знаем, как клетка выпускает ножку, чтобы присоединиться к ткани. Я выступал на международной конференции, и немецкие коллеги пересняли все наши слайды, ведь явления уникальные! Когда этот тонкий материал мы поместили на раневую поверхность кишки и стенки поврежденной брюшной полости, сформировалась великолепная гладкая поверхность, и никаких спаек. Никто в мировой практике таких результатов пока не получил.

Технология уже готова для апробации в клинических условиях. Сначала планируют применять ее при плановых операциях у пациентов, которые страдают спаечной болезнью с ее различными осложнениями. Об экстренных случаях речь не идет, ведь, чтобы взять у пациента стволовые клетки и нарастить их нужное количество, требуется время.
У химиков уже есть идея, как сделать новый материал еще лучше: при помощи наночастиц серебра ему придадут антибактериальные свойства.
ВАЖНЫЙ ЭТАП

Ключевой частью работы стала экспериментальная, на крысах: ее в течение трех лет на базе БГМУ вел кандидат медицинских наук, доцент 2-й кафедры хирургических болезней Александр Жура. Под наркозом животным выполнялись операции с применением новых материалов, изучались их свойства, лечебные качества. Шло тесное сотрудничество с химиками — в процессе было опробовано около 20 различных вариантов гидрогелей, пленок и т.д., прежде чем нашлось оптимальное решение.

— Когда мы устанавливали животным в брюшную полость этот пористый носитель со стволовыми клетками, то есть, по сути, проводили клеточную трансплантацию, спайки возникали гораздо реже. Сравните: если мы не применяли ничего, они образовывались в 86 процентах случаев, а при использовании геля с клетками — всего в 7 процентах, — этот эффект Александр Жура объясняет тем, что стволовые клетки оказывают мощное местное иммуномодулирующее действие: подавляют воспаление, улучшают заживление, ускоряют регенерацию. 
 
Автор: Юлия Василишина
Фото: Александр Кулевский
Советская Белоруссия, 28 января 2020

 

 Поделитесь