Британським і американським вченим вдалося значно поліпшити відновлення кісток під дією факторів зростання за допомогою простого синтетичного полімеру. Результати роботи опубліковані в журналі.
Ростові фактори, такі як кістковий морфогенетичний білок 2 типу (BMP-2), протягом декількох років застосовуються хірургами для прискорення зростання кісток після травм або операцій. Для цього в місце кісткового дефекту поміщають колагенову губку, що містить в одному мілілітрі обсягу 1,5 міліграма рекомбінантного ВМР-2. Менші дози малоефективні, оскільки білок погано зв'язується з «непідготовленим» глобулярним фібронектином (одним з ключових компонентів позаклітинного матриксу, який під дією факторів зростання пов'язується з інтегринами на поверхні клітин і забезпечує структурну цілісність тканини). Однак у такому високому дозуванні ВМР-2 часто призводить до розвитку серйозних неврологічних, дихальних і запальних побічних ефектів, що обмежує їх застосування.
Співробітники Університету Глазго і Технологічного інституту Джорджії в ході попередніх робіт показали, що на поверхні, покритій поліетилакрилатом (РЕА) фібронектин самособирається у фібрилярну форму. Така форма оптимальна для взаємодії з ростовими факторами та інтегринами в процесі відновлення кісткової тканини, оскільки відкриває ділянки зв'язування фібронектину з ними. При цьому самозбірка відбувається приблизно за хвилину при концентрації РЕА менше 10 мікрограмів на мілілітр. Як саме вона відбувається на хімічному рівні, в роботі не зазначено.
В ході описуваного експерименту вчені абсорбували BMP-2 в концентрації 25 нанограмів на мілілітр на покритій фібронектином поверхні з РЕА. Вони переконалися, що в подібних умовах ростовий фактор добре пов'язується з активними ділянками фібронектину. При приміщенні на таку поверхню людські мезенхімальні стовбурові клітини швидше диференціювалися в остеобласти (клітини, що продукують кісткову тканину) і виробляли більше сигнальних молекул, ніж за відсутності BMP-2 або при його дії в розчинній формі, не пов'язаній з фібронектином.
На наступній стадії роботи вчені відновлювали незагоєні дефекти кістки біля мишей за допомогою циліндричних полімерних вкладок, покритих РЕА і фібронектином з BMP-2 або без нього. З'ясувалося, що лише в присутності попередньо абсорбованого на фібронектині фактора зростання кістковий дефект закрився за вісім тижнів. При цьому кісткова тканина мала правильну мікроскопічну структуру і кістковий мозок, а за відсутності BMP-2, швидше, нагадувала рубець. Таких же результатів вдалося домогтися за допомогою поліетиленгліколевого гідрогелю з BMP-2, який містив більш ніж 100-кратну концентрацію цього фактора зростання. Застосування РЕА дозволило знизити дозу BMP-2 в 300 разів порівняно з тією, що застосовується сучасними хірургами.
"Розроблена методика дає можливість застосовувати фактори зростання більш ефективно і за доступною ціною. Покриваючи такі матеріали як протези шийки стегна, кісткові фрагменти для пересадки і хребетні металоконструкції тонким шаром полімеру, ми можемо викликати прицільне відновлення кісткової тканини там, де воно необхідно ", - пояснив один з авторів роботи Мануель Салмерон-Санчес (Manuel Salmeron-Sanchez). Він додав, що очікує початку клінічних випробувань методу протягом наступних п'яти років.
Ростові фактори - це біологічно активні молекули (як правило, білки або стероїди), які викликають диференціювання і проліферацію клітин у процесах зростання і відновлення тканин. Протягом останніх десятиліть вони все ширше застосовуються в клінічній практиці. Показання до їх застосування включають порушення кроветворіння, лейкози, пересадку кісткового мозку, стану після травм і операцій, а також серцево-судинні захворювання. Підвищення ефективності факторів зростання та зменшення їх побічних ефектів можуть у майбутньому значно розширити цей список.
Поліетилакрилат - поширений полімер, який застосовується для виготовлення штучних тканин, покриттів, фарб і клеїв.