Ученые Питтсбурга помогли костям черепа срастись самостоятельно
Новый подход, обеспечивающий регенерацию костей черепа у мышей без имплантации костной ткани или биоматериалов, разработали исследователи из Университета Питтсбурга, 14 апреля сообщает сайт новостей медицины и здравоохранения Medical Xpress со ссылкой на пресс-службу университета.
Заживление повреждения костей, образующих свод черепа, естественным образом происходит у маленьких детей и новорожденных мышей, но взрослые утрачивают эту способность. Устройство, предложенное питтсбургскими учеными, способствовало восстановлению этой функции у взрослых мышей.
Результаты исследования нового метода ученые представили в статье «Расширение стреловидного шва индуцирует пролиферацию скелетных стволовых клеток и поддерживает эндогенную регенерацию кости свода черепа», опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ученые использовали устройство, напоминающее ортодонтическую проволоку, которая применяется для выравнивания зубов, чтобы аккуратно растянуть кости черепа вдоль швов. При этом происходит активизация находящихся в этом шве скелетных стволовых клеток.
Применение такого устройства у взрослых мышей привело к восстановлению у них повреждений черепа, которые иначе не смогли бы зажить сами по себе.
Старший автор исследования, доктор медицинских наук, доцент кафедры пародонтологии и профилактической стоматологии Школы стоматологической медицины Питта, член Института регенеративной медицины Макгоуэна и исследователь онкологического центра Хиллмана Медицинского центра Университета Питтсбурга (UPMC) Джузеппе Интини рассказал:
«Наш подход вдохновлен младенцами, потому что они обладают удивительной способностью регенерировать дефекты костей, которые составляют верхнюю часть черепа. Используя собственные целебные способности организма с помощью аутотерапии, мы можем стимулировать самовосстановление костей. Мы надеемся использовать результаты этого исследования в будущем для разработки новых методов лечения людей».
Причинами повреждения черепа могут стать как травмы, так и врожденные дефекты и хирургические вмешательства для лечения рака или других заболеваний. При этом после достижения приблизительно двухлетнего возраста такие травмы сами по себе уже не заживают.
«У младенцев кости свода черепа срослись не полностью, поэтому швы, в которых находятся стволовые клетки, всё еще открыты, — пояснил Интини. — Мы задавались вопросом, имеют ли несращенные швы какое-то отношение к способности костей к регенерации, наблюдаемой у младенцев, и предположили, что мы могли бы восстановить это у взрослых, механически вскрыв швы, чтобы активировать нишу стволовых клеток и увеличить их количество».
Развитие черепа у мышей очень похоже на человеческое, поэтому ученые в своих исследованиях решили применить устройство для дистракции костей — прерывистого увеличение размеров тканей в пространстве между костными фрагментами.
С помощью этого устройства к костям свода черепа мыши с нанесенным повреждением осторожно прикладывалось усилие, достаточное, чтобы слегка расширить швы, но не приводящее к перелому.
При этом с помощью секвенирования одноклеточной РНК и микроскопии, осуществляемой в режиме реального времени, исследователи обнаружили, что количество стволовых клеток в расширенных швах подопытных особей увеличилось в четыре раза и произошла регенерация кости, залечившая большой дефект в черепе.
«Примечательно, что мы установили, что дефект может заживать, даже если он расположен вдали от шва», — отметил Интини.
Однако, хотя этот метод сработал для скелетно-зрелых 2-месячных мышей (что соответствует молодости у людей), он оказался не эффективен для 10-месячных, среднего возраста особей, у которых количество стволовых клеток в швах свода черепа очень низкое. «Преодоление этой проблемы является предметом предстоящих исследований», — заявил ученый.
Интини пояснил необходимость выполненного командой исследования тем, что костные трансплантаты или имплантация биоматериалов, применяемые современной медициной для лечения повреждений черепа, в некоторых случаях оказываются не эффективными.
Ученые намерены исследовать возможности предложенного ими метода для лечения переломов длинных костей, например бедренной кости, а также исследовать немеханические подходы к активации скелетных стволовых клеток, например, с помощью лекарственных средств.
