Многие системы органов у людей обладают необычайным потенциалом для регенерации и восстановления. Одной из таких крупнейших систем в организме человека является костная ткань, которая обладает способностью к самовосстановлению после травм.
Костная ткань представляет собой динамический орган, который можно реконструировать. Традиционно эта ткань считалась структурным органом, который может способствовать передвижению и обеспечивать защиту для других жизненно важных систем. Костная ткань также является важным резервуаром для различных минералов, включая фосфаты, кальций и магний.
Он содержит органические молекулы, такие как аморфный матрикс и коллагеновые волокна. Здоровье этой ткани и лечение заболеваний, связанных с костью, имеют жизненно важное значение для здоровья человека.
В костной ткани могут возникать различные заболевания, которые серьезно угрожают качеству жизни пациента. Основными клиническими проявлениями большинства заболеваний, связанных с костью, таких как остеоартрит, ревматоидный артрит и рак костей, являются боль при артрозе кости и потеря костной массы. Основным направлением терапевтических исследований являются методы, способствующие регенерации костной ткани и уменьшающие костные дефекты.
Дисфункция или потеря костной ткани, которая в основном является результатом воспаления, травмы, заболеваний, старения или генетической предрасположенности, может привести к значительным ухудшениям. Травмы костей можно разделить на различные подполя в зависимости от поврежденных областей: челюстно-лицевая, черепно-лицевая, длинные кости и позвоночник. К распространенным местам повреждения костей относятся бедренная кость, плечо, запястье, большеберцовая кость и лодыжка, а также травмы позвоночника, челюсти и черепно-лицевой области. Потеря костной массы может привести к ухудшению качества жизни.
Когда степень повреждения костной ткани превосходит степень самовосстановления, спонтанная регенерация может не произойти. Это может привести к образованию рубцов или несращенных и даже стойких дефектов кости. Традиционные терапевтические методы регенерации костной ткани включают, главным образом, аутологичную кость, аллотрансплантатную кость и искусственную пересадку кости. Однако каждый метод связан с некоторыми ограничениями, которые затрудняют достижение различных клинических требований, например связанных с инфекционными рисками, отторжением и заболеваемостью донорских источников.
В последние годы тканевая инженерия и регенеративная медицина развивались как многогранная дисциплина, объединяющая различные области биоинженерии, материаловедения, фармакологии, медицины и наук о жизни с одной и той же целью: чтобы способствовать восстановлению поврежденных или больных органов в организме человека.
Основными направлениями в разработке костной ткани являются терапия стволовыми клетками, каркасы биоматериалов и биологические факторы роста.
- Стволовые клетки, используемые в клеточной терапии, получены от самих пациентов для минимизации иммунного ответа.
- Биоматериальные каркасы предназначены для имитации внеклеточного матрикса, который может обеспечить подходящую микросреду для роста костной ткани, поддерживая и ускоряя миграцию клеток и облегчая остеогенную дифференцировку. Биоматериальные каркасы должны обладать превосходной биосовместимостью, адаптивной биоразлагаемостью и гипоиммуногенностью.
Из-за многих оставшихся проблем, связанных с регенерацией костной ткани, последние исследования в основном сосредоточены на новых материалах, таких как нуклеиновые кислоты (дезоксирибонуклеиновая кислота [ДНК] и рибонуклеиновая кислота [РНК]) и аналоги нуклеиновых кислот (пептидные нуклеиновые кислоты [ПНА] и заблокированные нуклеиновые кислоты). [ЗНК]). Эти типы материалов, имеющие специальные структуры или повышенную эффективность для генной терапии, могут расширить направления исследований и подходы к регенерации костной ткани.
ДНК и РНК, которые существуют в каждом живом организме и вырабатываются естественными биологическими процессами, также могут быть искусственно синтезированы. Между тем, ДНК и РНК могут быть разложены на основе их биологических свойств, что означает, что оба обладают превосходной биоразлагаемостью и биосовместимостью. Однако, все еще есть некоторые дефекты, связанные с ДНК и РНК, такие как короткий период полураспада и нестабильные структуры.
ПНА и ЗНК являются аналогами нуклеиновых кислот, которые могут сохраняться и функционировать в клетке в течение длительного периода времени.
Исследования показали, что эти молекулы имеют огромный потенциал для регенерации костной ткани.
Теперь перейдем к системе доставки нуклеиновых кислот и аналогов нуклеиновых кислот.
Прогресс в разработке костной ткани является ключом к лечению различных заболеваний костей. По мнению исследователей, генная терапия считается современным терапевтическим средством, которое может проложить путь к лечению пациентов с заболеваниями костей. Что касается генной терапии, применение нуклеиновых кислот и аналогов нуклеиновых кислот было тщательно изучено. Из-за некоторых связанных ограничений обоих подходов комбинация нуклеиновых кислот/аналогов нуклеиновых кислот с различными каркасами биоматериалов стала новым направлением исследований для генной терапии. Это направление в настоящее время реализуется и может стать одним из наиболее важным исследованием.
Новый тип стратегии лечения показал большой потенциал в современных исследованиях и доказал свою эффективность при всех видах регенерации и восстановления костей. В то же время, эта идея может также применяться для восстановления и регенерации более сложных органов и тканей, таких как нервная ткань и кожа.
Этот подход обладает значительным потенциалом для инженерии костной ткани.
Препараты на основе нуклеиновых кислот на каркасной основе имеют много преимуществ для переноса генов. Поскольку они не являются биологическими материалами, они не являются иммуногенными, не вызывают иммунного ответа и не являются цитотоксичными.
Хотя сочетание генной терапии и традиционных методов инженерии костной ткани представляет собой новый метод лечения, его высокая эффективность, простота, скорость и специфичность подразумевают большой потенциал для применения.
