Тефлоновые коленки

Джонатан Фахей (Jonathan Fahey)
Forbes.com

Лиофилизированный коллаген - новая замена порванным и истертым хрящам! Иногда нам кажется, что современные люди и их колени не очень хорошо приспособлены друг к друг/. Мы разбиваем колени, бегая по тротуару; распарываем их, гоняясь за мячиками на корте или футбольном поле; стираем, несясь вниз по снежному склону на пластиковых досках. И если нам все же удается иногда как-нибудь избежать этих травм, колени просто изнашиваются от старости...

Основываясь на предыдущей практике лечения коленей, хирурги-ортопеды за последние 25 лет достигли значительных успехов в их восстановлении и замене. Разрыв связок, когда-то приводивший к концу спортивной карьеры, сейчас легко лечится амбулаторной артроскопической хирургией и шестью месяцами курса реабилитации. Тем не менее хотя достигнутые успехи трудно переоценить, едва ли можно найти хоть одного спортсмена среднего возраста, который не хотел бы большего, особенно когда у него одна из самых досадных пробпем с коленями -порваны или стерты хрящи.

В последних трех изданиях «Журнала исследований» в области медико-биологических материалов освещался новый подход, при помощи которого можно более успешно проводить один из видов операций по восстановлению хряща. Авторы этого журнала, исследователи из Массачусетс кого института технологий в США и Кембриджского университета в Великобритании, описывают метод создания перемычки из нескольких слоев материала, очень похожего на естественную ткань, и хряща, который можно вставлять в порванный фрагмент, чтобы облегчить вырастание новой хрящевой ткани на этом месте.

Профессор материаловедения и техники Массэчусетского института технологий Лорнэ Гибсон заявляет, что использование этой перегородки превосходит другие подобные методики, так как она точно имитирует костную и хрящевую ткань человеческого тела.

В настоящий момент работа исследователей направлена на создание мягкого хряща, который покрывал бы концы кости как тефлон, позволяя при этом шарнирным соединениям двигаться плавно и легко. Это изобретение называется суставным хрящом и представляет собой довольно странную вещь: Мирон Спектор, профессор Гарвардского медицинского института и руководитель направления тканевой инженерии в системе здравоохранения Бостона, описывает перемычку как «заключенную в свою собственную матрицу». Ее клетки скрепляются плотным волокнистым белком - коллагеном. Кровяные сосуды и нервные клетки отсутствуют. При её разрыве нет ни кровотечения, ни свертывания крови и клеткам некуда перемещаться и не надо восстанавливаться. Сустав смазывается специальной жидкостью - синовиальным раствором, который был разработан для защиты перемычки от сгущения, так как рубцовая ткань может засорить шарниры. При этом профессор Спектор отмечает, что его работа над искусственным хрящом может оказаться еще более беспопезной, чем его работа над проблемами центральной нервной системы. «Вы можете подумать, что для этого хряща не нужны мозги», -двусмысленно заявил он, - «Но не так все просто. Все это может лишить энтузиазма».
Сейчас чаще всего суставной хрящ восстанавливается с помощью хирургического вмешательства. Хирург сверлит дырки в кости сзади от разрыва, чтобы вызвать кровотечение, которое доставляет мезенхимальные стволовые клетки, производимые в кости, в рану. Эти стволовые клетки приживаются и укрепляют хрящ. Некоторым такие хирургические процедуры помогают. Профессиональные баскетболисты Амэре Студемаер и Джейсон Кидц, например, после подобных операций поправились и продолжили играть. Но др; гие, подобно Джамэл: Мэшсерн и Пенни Хардэвей, так и не оправились от операции...

Проблемой также является и то, что искусственный хрящ, способный восстанавливаться, состоит не из сверхмягкого гиалина, входящего в состав суставного хряща. Он, как и мениск (мягкая прокладка в колене между голенью и бедром) сделан из более жесткого и грубого материала - волокнистой хрящевой ткани. При наличии такого хряща в рану не выделяется достаточно мезенхимальных стволовых клеток для того, чтобы полностью заполнить порванный участок. Однако, хирурги-ортопеды имеют в своем распоряжении целую группу альтернативных методов. Они могут, например, вставить в разрыв хрящ и кость, пересаженные с неповрежденного участка тела пациента. Эта методика работает, но пациенту приходиться потом заживлять две раны вместо одной. Другой метод, предложенный Genyzme, позволяет врачам брать у пациента образцы клеток хрящевой ткани, посылать их в лабораторию для размножения в течение шести недель, а затем вводить эти клетки в поврежденную область. Этот метод доказал свою эффективность и на его основе предполагается вести производство гибких гиалиновых хрящей. Но в этом случае требуется проводить две операции, общей стоимостью более 20000 долларов. При этом данный метод не вызвал заметных сдвигов в области хирургии микротрещин.

Профессор Гибсон со своей командой попытались создать материал, который можно было бы помещать в рану для ускорения заживления. Они старались, чтобы он как можно лучше имитировал оссеин. Хрящ выполнен преимущественно из обычного коллагена, а кость - из каллогена, насыщенного минеральными солями или укрепленного фосфатом кальция. Переход от кости к хрящу постепенный: оба материала составляют единое целое. Команда ученых пыталась подражать этой интеграции через метод лиофилизации, обычно используемый для приготовления специфической пищи для альпинистов и солдат. Ученые выработали взвесь обычного и минерализованного каллогена. используя лишь ткани человеческого тела. После чего они наложили взвесь минерализованного каллогена на обычный коллаген и дали им слегка просочиться друг в друга. Затем получившееся вещество заморозили. В результате образовались расширяющиеся кристаллики льда, которые образовали из тканей пористую конфигурацию. После этого методом сублимации лед был удален, в остатке была получена коллагеновая матрица, похожая на кость с одной стороны и постепенно переходящая в хрящ с другой.

Идея заключается в том, чтобы вставить эту перемычку в колено пациента, где она будет играть роль губки, втягивая мезенхимальные стволовые клетки в поврежденную область. Стволовые клетки превратятся в кость и хрящ, основанные на структуре матрицы и создадут более сильную, более живую поверхность. Ученые также смогут восстанавливать хрящи, используя колена коз, за 16 недель. Сомнительно, что этот метод приведет к созданию гиалинового хряща, но исследователи полагают, что в этом случае будет доступно более надежное и полное восстановление.
Эндрю Линн, один из студентов Кэмбриджа, проводивший научную рэбогу, основал для развития этой технологии компанию Orthomimetics. Ее продукция уже получила одоорение в Европе и используется для лечения нескольких пациентов. Линн также пытается использовать технологию своей компании для создания конфигураций сухожилие-кость и связка-кость.

По мнению профессора Спектора, этот проект выглядит заманчиво, но, как предупреждает ученый, не стоит быть слишком оптимистичными: с суставным хрящом очень сложно обращаться. «Часто люди думают, что получат идеальный суставный хрящ, как будто бы с ним ничего не происходило, - говорит он, - Это далеко не так». Так или иначе, для многих новые исследования дарят надежду вернуть себе способность прыгать, бегать и кататься на лыжах, как раньше.