Организм обладает способностью к регенерации и восстановлению и для этого требуется время и энергия. Но в некоторых случаях требуется вмешательство врача и тогда процессы восстановления могут идти не по плану, так как отсутствуют определенные химические вещества, которые стимулируют и контролируют процесс заживления.
Группа инженеров создала методику биопечати костей вместе с двумя генами, которые кодируют выработку факторов роста. Эти факторы активно участвуют в стимуляции регенерации и восстановлении костной ткани.
Ученые решили использовать два разных гена, кодирующих два разных фактора роста. Эти факторы роста способствуют миграции стволовых клеток в область дефекта и помогают им трансформироваться в костные клетки.
Был использован ген, кодирующий фактор роста PDGF-B, его получили из тромбоцитов, и он заставляет клетки мигрировать и размножаться. Также был использован ген, кодирующий BMP-2, морфогенетический костный белок, улучшающий регенерацию костной ткани. Оба гена были доставлены в дефект костной ткани с помощью биопечати.
Ученые использовали контролируемую комбинированную доставку плазмид из ген-активированной матрицы, что способствовало восстановлению костной ткани . Результаты исследования были опубликованы в журнале Biomaterials.
Команда ученых встроила ДНК белка в плазмиды, которые могут передавать генетическую информацию и представляют собой кольцевые петли ДНК. Как только ДНК попадает в стволовую клетку-предшественник, то она запускает производство соответствующих белков для усиления роста костей.
В ходе эксперимента на животных два гена были напечатаны с помощью устройства, похожего на струйный принтер, и введены в дефект костной ткани. Смесь позволяла высвободить ген, кодирующий PDGF-B, через 10 дней, и ген кодирующий выработку BMP-2, в течение пяти недель.
У крыс, которым ввели биопринты с генами с контролируемым высвобождением, за шесть недель образовалось 40% костной ткани и покрылось 90% кости. В то же время, в контрольной группе животных образовалось только 10% новой костной ткани и 25% покрытие кости.
Как показало исследование, методика с использованием биопринтинга гораздо лучше, чем просто введение факторов роста, так как действие факторов непродолжительно по времени. При использовании же генной терапии, процесс производства необходимых факторов роста более продолжительный и это приводит к хорошим результатам.
