Инновационный многоячеистый биореактор позволяет врачам буквально создавать «органы на заказ», то есть культивировать сложные ткани человеческого организма на основе собственных клеток конкретного пациента. Устройство должно обеспечивать для клеток-предшественников разные виды механических воздействий и индивидуальные условия, чтобы они дифференцировались в нужный тип ткани.
В России создадут биореактор для выращивания человеческих тканей и органов
Ученые Сеченовского Университета завершили первый этап создания автоматизированного биореактора, который обеспечит созревание костной ткани и связок.
Freepik
На данный момент разработан прототип ячейки биореактора, аналогов которому в России еще нет.
Зачем медицине понадобился биореактор
В будущем разработка позволит получить биоэквивалент пародонтального комплекса.
«Мезенхимные стволовые клетки, которые используются для формирования тканеинженерных конструктов, по-разному реагируют на факторы среды: например, для формирования костной ткани необходимы механические стимулы, такие как сжатие и растяжение. Эти воздействия запускают процессы дифференцировки клеток, влияя на их цитоскелет и за счет этого изменяя экспрессию генов, что определяет дальнейший синтез белков и развитие ткани», — объяснила Дарья Ревокатова, научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета.
Строение первого прототипа
На сегодняшний день ученым уже удалось собрать прототип ячейки, который обеспечивает растяжение и сжатие. За первое воздействие отвечает специальная мембрана, позволяющая формировать пародонтальную связку, а в паре с ней работает модуль для сжатия — с его помощью выращивается костная ткань. Однако вскоре будут разработаны и другие модули с особыми условиями, где можно будет культивировать разные типы тканевых эквивалентов.
По словам ученых, в стране пока не появилось аналогов такому биореактору, а за рубежом существует лишь один похожий комплекс с ограниченным кругом задач. Кроме того, в нем практически отсутствует автоматизация: то есть менять питательную среду и контролировать параметры, включая уровень pH, содержание кислорода и углекислого газа, там приходится вручную. В новом биореакторе проблема решается за счет системы датчиков, которая отслеживает параметры в режиме реального времени, а при необходимости самостоятельно обновляет питательную среду.
В ближайшее время инженеры доработают прототипы ячеек и продумают систему контроля параметров среды. К тому же в планах - разработать комбинированные модули, которые сделают возможным выращивание сразу нескольких типов тканей в одном биореакторе. Это станет важным шагом на пути к созданию более сложных медицинских конструкций.