Генетические переключатели позволяют 3D-печатной костной ткани самостоятельно формировать новые кровеносные сосуды

Междисциплинарная команда Университета Пенсильвании достигла прорыва в регенеративной медицине: с помощью генетических переключателей им удалось запрограммировать клетки в 3D-печатной костной ткани на самостоятельное создание новых кровеносных сосудов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Химический инженерный журнал». Эта разработка открывает новые перспективы для лечения обширных костных дефектов, вызванных тяжёлыми травмами или инфекциями.

Главной проблемой при регенерации костной ткани является формирование внутренней сосудистой сети, так как без кровоснабжения толстые ткани не могут выживать. Традиционные методы васкуляризации были недостаточно эффективны. Команда использовала технологию «ингаляционной биопечати» для точного размещения сфероидов (микроскопических скоплений живых клеток) в гидрогелевом каркасе. В коммерчески полученные недифференцированные стволовые клетки ввели два генных регулятора: miR-148b, направляющий клетки к остеогенной дифференцировке, и miR-210, запускающий ангиогенез. В течение 28 дней клетки созревали, формируя структуры с одновременной костной и сосудистой функцией.

В экспериментах на мышах с иммунодефицитом и моделью костного дефекта технология показала высокую эффективность: при использовании смешанных сфероидов с обоими генными переключателями наблюдалось не только большее покрытие костной тканью, но и повышенная экспрессия маркера эндотелия CD31, что свидетельствует о более активном образовании сосудов. Исследователи планируют изучить синергетические механизмы на более крупных животных моделях. Технология нацелена на пациентов с обширными дефектами, вызванными раком, инфекциями или травмами, и не предназначена для лечения стандартных переломов. Благодаря использованию коммерчески доступных материалов, метод может быть быстро масштабирован и внедрён в клиническую практику.