ТЪКАННО ИНЖЕНЕРСТВО РЕАЛНИ ПЕРСПЕКТИВИ

Интервю с ръководителя на лабораторията по имунология и тъканно инженерство на Института по физиология на Националната академия на науките на Република Армения, доцент на университета. Джордж Вашингтон в САЩ Зарухи КАРАБЕКЯН

- Заруи Ивановна, казват, че тъканното инженерство вдъхва живот на научната фантастика. Върху какви фантастични проекти работи вашата лаборатория днес?

- Тъканното инженерство е проектиране и култивиране на живи функционални тъкани или органи извън тялото за последваща трансплантация на пациент. На мястото на дефекта трябва да се възстанови триизмерната структура на тъканта. Целта е да се регенерира тъкан, а не просто да се замени със синтетичен материал. Основният фокус на нашата лаборатория е създаването на колекция от мезенхимни стволови клетки, получени от мастната тъкан на възрастни. Ембрионалните стволови клетки се изолират от вътрешната клетъчна маса на ембриона в ранен стадий, а възрастните се изолират от различни тъкани на тялото на възрастния. Съществува етичен проблем, свързан с неизбежното унищожаване на човешкия ембрион при получаване на ембрионални стволови клетки. Следователно, за предпочитане е да се получат клетки от тъканта на възрастен организъм. Може би преди 20 години това наистина е можело да се възприема като фантазия, но днес е модерна иновативна технология. Това е, което правим. Протоколите, донесени от САЩ (а аз работих десет години в лабораторията на университета "Джордж Вашингтон") ни позволяват да не разработваме методология от нулата, а да продължим да работим в тази посока.

- Какви са предизвикателствата пред лабораторията към Института по физиология?

Има два основни компонента на тъканното инженерство. Това са клетките и средата, в която те трябва да растат. Да предположим, че вече знаем как да направиммускулна клетка от стволови клетки и сърдечна мускулна клетка, която е различна от нормалните мускулни, както и кожни клетки, черен дроб. Но това не е достатъчно, те се нуждаят от местообитание. И не просто течна среда, а триизмерно пространство, в което клетките могат да растат, за да създадат изкуствена тъкан. Необходим е и специален клетъчен носител, т. нар. матрица. За създаване на матрици се използват биологични инертни материали, един от които е колагенът. През последните пет-шест години широко се развива създаването на естествени или както ги наричат ​​още безклетъчни матрици. Ще обясня какво е. Всяка наша тъкан, всеки наш орган има своя собствена архитектура. Изследвания, проведени в големи научни центрове в САЩ и Япония, показват, че е възможно да се вземе орган и да се измият всички клетки, като същевременно се запази архитектурата му. Основното нещо е да се осигурят условия, при които предварително приготвеният разтвор, чийто основен компонент е детергент (сапун), преминава през всички съдове, които захранват този орган, разтваряйки клетъчните мембрани и оставяйки само протеиновия гръбнак. За да сме сигурни, че и ние можем да го направим, взехме сърце на плъх, обработихме го с разтвор на препарат и в края на експеримента остана само рамката - мраморно сърце. Запазена е цялата архитектура на органа, който е изграден от протеин. Сапунът, както знаете, няма ефект върху протеините. Клетките, които след това се изкопават отвътре, се забиват в това вече сгънато сърце, създават своята обратна връзка и сърцето започва да работи.

Разбира се, сега дойдоха нови технологии, биопечатът се развива, така нареченият 3D печат, който ви позволява да отпечатате матрица или сърце. Но за това е необходимо да дадете на принтера специално скъпо "мастило". Няма да работи и да го направите от хартия, матрицата няма да издържи. Така че тойе необходимо да се изолират или синтезират специализирани протеини, главно колагени, които създават архитектурата на всеки орган. В нашите условия това е много скъпа задача, по-лесно е да се получи безклетъчен орган. Но да предположим, че сме събрали всичко това и сме го ретрансплантирали, например, поставили сме лепенка върху кожата, но тук можем да се сблъскаме с класическия проблем на трансплантацията - отхвърлянето. Следователно ние сме лаборатория не само за тъканно инженерство, но и за имунология.

Теоретично всички клетки на всеки организъм са подобни и се различават само по повърхностните молекули, които са кодирани от молекули, познати на дадена имунна система. Ако тези молекули се отмият заедно с клетките, които ги носят, тогава теоретично матрицата не трябва да предизвиква имунен отговор в тялото. Но все още никой не е правил това изследване.

Следващата стъпка е да се идентифицират най-лесно достъпните, евтини, но работещи матрици. Това е второто направление на нашата изследователска дейност. Опитваме се да обединим двете посоки в едно, за да изследваме основните аспекти на тъканната регенерация. Понякога се смята, че фундаменталната наука няма връзка с реалността, но резултатите от нашите лабораторни изследвания имат конкретно приложение. Тъканните фрагменти, израснали главно от кожата, най-лесно се вкореняват по време на трансплантацията. В САЩ, Япония, Европа масово се използват за изгаряния, пластични операции и др., които евентуално ще се правят и у нас. Но ще бъде извън академичната организация.

- Науката на Армения се финансира на остатъчния принцип. Създаването на нова лаборатория по имунология и тъканно инженерство изисква значителни инвестиции. Как се случи това?

- Трябва да се измъкнем, разбира се. Идеята за създаване на лаборатория възниква благодарение на инициативата на Института по физиология и сътрудничеството суниверситет. Джордж Вашингтон в САЩ, където оставам член на отдела. Американските сътрудници помагат с каквото могат, споделят оборудване и реактиви. Ръководителят на лабораторията по кардиофизиология на този университет, световноизвестен учен и наш сънародник, професор Нарине Сарвазян, който е заинтересован всичко да се случва тук, помага не само финансово, но и интелектуално. Обсъждаме идеи, търсим варианти да постигнем резултати с много скромни финансови възможности. Понякога тя дори повтаря нашия експеримент в лабораторията си, за да прецизира резултата. Използваме стар съветски инкубатор за отглеждане на клетки. От института ни предоставиха два компютъра, ремонтираха стаи, разпределиха лаборатории, предоставиха няколко стари стерилни кутии, макар и не на необходимото ниво, така че често използваме оборудването на лабораторията на Наира Айвазян, с която активно си сътрудничим. Закупен хладилник. Що се отнася до оборудването, все още имаме много проблеми и особено са необходими нови инструменти. Поради липса на апарат флоуцитометърът не може да работи продуктивно с нашия сътрудник козметичен център Авангард в Аван. Но ние разширяваме контактите и възможностите за изследвания.

Моите приятели, московски биолози, увериха, че клетките са капризни жени и е необходимо да се говори с тях, в противен случай те ще се обидят и ще спрат да растат. Клетките обикновено са изолирани от женските, те трябва да бъдат обичани. Пристигайки в лабораторията сутрин, трябва да отидете до инкубатора и да пожелаете добро утро на клетките, да кажете нещо хубаво, да поговорите. Смееш се, но е истина. В университета. Джордж Вашингтон, имах колега, който пренебрегна това правило и клетките му не растяха. Той трябваше да задължи своите завършили студенти всекисутринта да се приближи до инкубатора и да направи комплимент на клетките. Освен това клетката се нуждае от нашата защита. Взимайки клетка от тялото, ние го лишаваме от имунитета, сега той разчита само на нас и стерилно оборудване. Стерилността, която трябва да осигурим, хирурзите дори не са мечтали.

- С кого още си сътрудничи лабораторията?

- Вътре в института си сътрудничим с лабораториите на Наира Айвазян и Армен Восканян. Те провеждат своите изследвания на биохимично ниво или синтетични субстрати - отделят мазнините, създават изкуствено подобие на клетка от тях, образуват везикули и изучават ефекта на различни токсини върху тях. По-добре е да направите това върху растящи клетки. Затова друго направление в дейността на лабораторията е изследването на действието на нашите ендемични отрови върху активно растящи клетки. Няма значение дали са ракови, ембрионални или сърдечни клетки. Без познаване на молекулярната физиология на действието на отровите, без познаване на молекулярния механизъм е трудно да се създаде специфичен антидот. Само чрез разбиране коя молекула засяга този механизъм може да се приложи антидот. Следователно е необходимо да се отговори на въпроса защо тази конкретна молекула е взета на молекулярно ниво.

- Биотехнологията е много скъпа наука, но обикновено грантовете помагат на учените.

- Получихме субсидия от Държавния комитет за наука, предназначена е за две години. Но сумата не е много значителна. Надявахме се да получим и грант от ISTC. Установихме сътрудничество с колеги от Казахстан, където сега е базиран ISTC, създадохме връзка, но не се получи. Защо не знам. Няма обратна връзка. И ние разчитахме на тези пари.

Същият проблем с реагентите. Принудени сме да купуваме реактиви в Армения с надценка от 30-35%. Митническите служби не отчитат факта, че това е изследователски материал. За решаване на този въпрос с правителството също не е такауспява. Всичко това затруднява изключително много работата ни. Но аз съм оптимист, иначе нямаше да дойда. Освен това смятам, че има какво да споделя. Основното е, че в Армения има млади хора, които се интересуват от това. Дано всичко мине добре.

---