Тканевая инженерия заслуженно признана интереснейшим направлением современной биотехнологии. Термин «тканевая инженерия» впервые предложил Роберт Лэнгер из MIT. Под тканевой инженерией следует понимать методы, позволяющие конструировать и выращивать in vitro тканей человеческого тела.
Уже сегодня из клеток пациента или других доноров выращивают ткани, предназначенные для пересадки этому пациенту. Правда, это направления еще совсем юно. Но в любом случае оно радикально изменит многие медицинские методы и избавит от тяжелых недугов. Ученые уверяют, что диабет I типа будет полностью излечиваться посредством пересадки искусственно выращенной поджелудочной железы. Такой подход будет эффективен при лечении рака поджелудочной железы (напомним, что это одна из самых тяжелых форм рака с неблагоприятным прогнозом).
Другие примеры перспектив «симбиоза» нанотехнологии и тканевой инженерии
1. Выращивание тканей печени, сердца и почек. До сих пор единственным способом «замены» проблемных органов является трансплантация донорского материала. К сожалению, донорские органы часто сложно добыть по причине некоторых осложнений, например, вызванных несовместимостью. Не приходиться сомневаться в том, что бионантехнология позволит выращивать «резервные» органы из собственных клеток пациента либо из клеток его родителей. Организм реципиента не сможет отличить такие ткани и органы от собственных, что исключит вероятность отторжение трансплантата.
2. Создание «умных» матриц с определенной наноструктурой и сигнальными свойствами, которые обеспечат управляемую пролиферацию и дифференциацию клеток. Такие матрицы станут своего рода каркасами для фиксирующих положение стволовых клеток, они обеспечат оптимальные условия для развития искусственных органов. Стволовые клетки обладают уникальным свойством – дифференцировкой в клетки с самыми разными функциями.
Так как у каждой клетке есть полный набор генетической информации, стволовые клетки могут превращаться в любые клетки, имеющие свойственные только им специализированную морфологию, набор функций и способность к восприятию сигналов и синтез определенных веществ. Результаты некоторых исследований показали, что процесс дифференцировки можно изменять при помощи внешних электрических сигналов. Это большой интерес представляет при выращивании искусственных органов.
Возможность использования полимерных каркасов для манипуляций с тканями уже доказана на примере хрящевой ткани. У людей в преклонном возрасте часто наблюдается дегенерация хрящевой ткани. Добавка в рацион глюкозамина и хондроитина обеспечивает лишь некоторое улучшение. О полном излечении в этом случае говорить не приходится. Хотя, хрящевая ткань довольно проста по строению и для ее образования не нужны сложные процессы клеточной дифференцировки. Поэтому получение искусственной хрящевой ткани станет приоритетным направлением в тканевой инженерии.
Из клеток хрящевой ткани пациента выращиваются фрагменты хряща, которые затем пересаживаются ему же. Так удастся предотвратить отторжение из-за иммунологической несовместимости, и максимально быстро восстановить функциональность пересаженной ткани. Сложнее будет с воспроизведением сердца, печени, для которых критически важна дифференцировка клеток.
3. Стимулирование регенеративной функции, заложенной в человеческом организме. Эта перспектива даст возможность восстанавливать поврежденные участки НС. Предполагается, что искусственные опорные структуры в организме после выполнения своей функции на фоне правильно организованных в пространстве сигналов для клеточной пролиферации обеспечат восстановление спинного мозга и зрительных нервов. Правда, эта перспектива будет полезной при условии, что лечение начато вскоре после травмы. Если эти методы станут реальностью, они позволят пересаживать органы чувств, в первую очередь глаз.
Как видите, перспективы «симбиоза» нанотехнологии и тканевой инженерии не только интересны, но еще и полезны в плане решения многих медицинских и других проблем.