Коллаген из азовских медуз впервые применили для выращивания клеток | Новости науки
Ученые Донского государственного технического университета с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра онкологии впервые применили коллаген из медуз Азовского моря для выращивания клеток. Результаты этой работы могут помочь в изучении злокачественных новообразований и подборе лекарственной терапии.
Исследователи сконструировали трехмерную модель рака молочной железы человека на основе скаффолда (так называют искусственно создаваемые из биоматериалов матрицы для клеток, структурно схожие с межклеточным веществом тканей человека и животных) из коллагена медуз Азовского моря, сообщили в пресс-службе ДГТУ.
Такие модели, состоящие из опухолевых и нормальных клеток конкретного пациента, которые вырастили на трехмерных каркасах, ученые называют наиболее перспективной экспериментальной моделью для изучения различных видов злокачественных новообразований и таргетного подбора лекарственной терапии. Исследование проходит по стратегическому проекту «Единое здоровье» программы развития вуза «Приоритет 2030».
На кафедре «Биоинженерия» ДГТУ уже несколько лет изучают коллаген медуз, обитающих в Азовском море. Исследователи пытаются найти экономически выгодный способ получения коллагена из медуз, изучить его биологические свойства и варианты применения в биомедицинских целях. По словам авторов разработки, коллаген медуз можно считать полноценным аналогом коллагена человека и животных, он отлично подходит для медицинских, косметических и исследовательских целей. К тому же это уникальный региональный продукт, который можно добывать и производить в Ростовской области, что решает задачу импортозамещения.
«В процессе работы над проектом мы смогли найти оригинальный и простой способ получения лиофилизированных скаффолдов из коллагена с заданной пористостью, что открывает интересные возможности отойти от таких относительно сложных методов создания трехмерных конструктов, как 3D-печать или электроспиннинг, — рассказал руководитель проекта, старший преподаватель кафедры «Биоинженерия» ДГТУ Сергей Головин. — Далее мы решили оценить возможность создания сложных 3D-моделей на основе разработанных скаффолдов из коллагена медуз. Для этого мы заселили в него фибробласты — нормальные клетки соединительной ткани здорового человека. На протяжении 5 дней фибробласты росли в скаффолде, сформировав некий аналог нормальной ткани. Затем в эту ткань были имплантированы сфероиды из клеток рака молочной железы человека из биобанка лаборатории клеточных технологий Национального медицинского исследовательского центра онкологии. В результате нам удалось воспроизвести процесс диссеминации опухолевых клеток — один из важнейших процессов в развитии злокачественных опухолей».
Эксперимент показал, что коллаген медуз Азовского моря позволяет длительно обеспечивать физиологичные условия для роста как нормальных, так и злокачественных клеток. Ученые уточняют, что он не уступает другим традиционным видам коллагена, например, из сухожилий, рогов, кожи животных, получение которых требует гораздо больше технологических процессов, реагентов и финансовых затрат. При этом медузы представляют собой бесплатное сырье, которого в Азовском море аномально много. По рекомендациям Министерства сельского хозяйства, для решения экологической проблемы в бассейне Азовского моря (интенсивное размножением медуз наносит серьезный ущерб рыбному хозяйству) необходимо ежегодно отлавливать более 900 тысяч тонн медуз.
«В силу примитивного строения тканей медуз извлекать из них коллаген намного проще, чем из тканей сельскохозяйственных животных. На сегодняшний день мы разработали технологии получения коллагенсодержащих продуктов нескольких типов: это коллаген медуз в виде геля, стерильные растворы коллагена различных концентраций, порошки из коллагена и его денатурированной формы — желатина, коллагеновые губки и скаффолды. Сфера применения этих продуктов обширна: от простых компонентов косметических средств или хирургических имплантатов для замещения дефектов мягких тканей до реактивов, применяемых в клеточной биологии», — добавил Сергей Головин.
У ДГТУ уже есть промышленные партнеры, заинтересованные в производстве продуктов с коллагеном медуз. Помимо прикладных и производственных задач, ученые планируют применить свои разработки и в исследованиях.
«Современные методы терапии в онкологии движутся в сторону персонализации. Когда врач начинает терапию у конкретного пациента, иногда очень сложно предсказать ее индивидуальную эффективность. К сожалению, существуют виды рака, при которых пациенты умирают еще до окончания первого курса химиотерапии. Поэтому сейчас активно разрабатываются таргетные модели опухолей, которые можно быстро воспроизвести в лабораторных условиях из клеток конкретного пациента и с их помощью тестировать чувствительность опухоли к химиотерапии, подбирая наиболее эффективные варианты», — отметила заведующий кафедрой «Биоинженерия» ДГТУ, профессор Евгения Кириченко.
По ее словам, одними из самых злокачественных видов опухолевых заболеваний являются глиомы. В результате многолетних исследований ученым удалось выяснить, что в глиальных опухолях значительно увеличивается количество щелевых контактов.
«Мы предполагаем, что эти контакты играют важную роль в развитии глиомы, и их блокирование, возможно, позволит открыть новые подходы к терапии опухоли, которая на сегодня является неизлечимой. Для этого мы планируем использовать моноклональные антитела, но для отработки этой технологии необходимо создать адекватную физиологичную модель глиомы, с которой будет удобно работать в лаборатории. Обычные 2D-культуры клеток, классически используемые в процессе исследований, для этих целей не подходят, поэтому мы хотим применить трехмерные сложные модели на основе коллагеновых скаффолдов, и коллаген медуз Азовского моря идеально подходит для этих целей», — заключила профессор.