Костный мозг трудно наблюдать в работе и ещё труднее воссоздать в лаборатории. Поэтому команда из Университета Павии обратилась к материалу, которого в медицине мало кто ждал: к шёлку из коконов шелкопряда. Он стал биочернилами, которыми печатают трёхмерные модели костного мозга — мягкие, прочные и способные менять цвет. Они призваны помогать изучать заболевания костей, испытывать лекарства и производить тромбоциты — а в конце ты можешь проверить, сколько из этой шёлковой истории помнишь.
Когда ты порежешься, организм реагирует мгновенно: вырабатывает тромбоциты, которые помогают крови сворачиваться. Этим процессом управляют мегакариоциты — гигантские клетки, спрятанные в костном мозге. Они следят за тем, чтобы тромбоцитов не хватало, когда они нужны.
Проблема в том, что этот механизм не всегда работает как надо. Нарушить его могут лейкоз, вирусные инфекции или болезни крови, и тогда пациент становится более уязвим к травмам. Чтобы эффективно искать способы лечения, учёным нужно хорошо понимать, что происходит в костном мозге. А для этого им нужна надёжная модель.
Здесь на сцену выходит проект SILKink, финансируемый Европейским советом по инновациям. Его команда построила машину для печати биочернилами, использующую шёлк в качестве основного материала. Устройство создаёт трёхмерные модели костного мозга, которые затем можно заселить живыми клетками.
Такие модели позволяют изучать заболевания костей, а также производить тромбоциты ex vivo, то есть вне организма. Это нововведение может заметно усилить европейские медицинские исследования и привести к лекарствам, созданным под конкретного пациента, и персонализированной медицине — ключевой цели стратегии EU4Health.
Проект координирует Алессандра Бальдуини (Alessandra Balduini) из Отделения молекулярной медицины Университета Павии в Италии. По её словам, «цель проекта состояла в том, чтобы с помощью шёлковых чернил понять, можем ли мы использовать эту систему для изучения лекарств».
Бальдуини и её команда уже много лет разрабатывают модели костного мозга, совершенствуя как их механизмы, так и клинические аспекты. Поэтому они точно знают, в чём проблема. Биочернила должны обеспечивать достаточно структуры, чтобы мегакариоциты могли дифференцироваться. Существующие модели справляются с этим довольно хорошо, но у них есть один недостаток: они недостаточно мягкие, чтобы близко имитировать настоящую ткань костного мозга.
Это не мелочь. Если структура воспроизведена плохо, клетки испытывают стресс и повреждаются, а это меняет их ДНК. Это маскирует действие испытываемых лекарств и затрудняет поиск эффективных методов лечения.
Исследователи выбрали природное волокно, которое получают из коконов одомашненных шелкопрядов. Для этой цели у шёлка есть несколько сильных сторон:
Результат? В такой среде клетки чувствуют себя как дома. Бальдуини объясняет: «Поскольку мы имитируем костный мозг, клетки находятся в состоянии, близком к физиологическому, поэтому у них меньше повреждений ДНК, меньше стресса, меньше воспаления. Так можно изучать влияние лекарства в реальной системе».
Одним из главных результатов проекта стал стартап Silk4B. Компания коммерциализирует разработанные командой усовершенствованные 3D-модели костного мозга и сопутствующую продукцию на основе шёлка. Их покупают исследователи, фармацевтические компании и учёные по всему миру.
«Мы даём исследователям возможность использовать в экспериментах модели костного мозга, которым они действительно могут доверять», — отмечает координатор.
Команда не собирается останавливаться на этом. Чернила обрели способность менять цвет, что облегчает считывание любых изменений в системе. Одновременно продолжается работа над шёлковой платформой костного мозга, которая позволила бы массово производить тромбоциты для переливания.
Исследователи изучают и другие применения своих моделей, например культивирование клеток пациентов и наблюдение за тем, как они реагируют на лекарства. Они надеются, что систему в конце концов будут использовать в клинических условиях, хотя до этого ещё несколько лет.
Эта история хорошо показывает, как близко друг к другу сегодня лежат разные области. Здесь клеточная биология, работа с материалами, 3D-печать, исследования лекарств и, наконец, бизнес. Идея с университетской кафедры превратилась в компанию, чья продукция попадает в лаборатории по всему миру.
Если ты изучаешь биотехнологии, медицину, фармацию или биомедицинскую инженерию, стоит запомнить одно: хорошая исследовательская модель может быть так же важна, как и сам препарат. Без неё трудно честно проверить, работает ли терапия.
Проект SILKink в Университете Павии создал шёлковые биочернила, которыми печатают трёхмерные модели костного мозга. Они мягкие и прочные, поэтому лучше имитируют настоящую ткань и меньше стрессируют клетки. Их используют для изучения заболеваний костей, испытания лекарств и производства тромбоцитов, а продаёт их стартап Silk4B. Однако клиническое применение пока отделяют несколько лет.
5 вопросов · одна минута
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文