Регенерация клеток организма - биотехнологии в медицине на службе у человечества

В студии АЛЛАТРА ТВ в прямом эфире биофизик Ирина Ивановна Селезнёва рассказала о перспективных направлениях в биотехнологиях, механизмах старения и восстановления организма, а также функциях межклеточного матрикса в жизнедеятельности клеток.

Селезнёва Ирина Ивановна, кандидат физико-математических наук, заведующая Лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН

О регенеративной медицине

Как отметила Ирина Ивановна, мы все немного завидуем ящерицам, способным отращивать хвосты, и планариям, которые могут не только отращивать головы, но и полностью восстанавливаться из мельчайших фрагментов. Эту способность дают стволовые клетки, количество которых у планарий, например, превышает 90 %. Тело человека на начальном этапе развития представляет собой группу таких клеточек внутри бластоцисты, из которой развиваются все ткани и органы.

Со временем возможности клеток снижаются, но даже у взрослого человека есть ресурсы для регенерации — это стволовые клетки, которые имеются во всех тканях и органах. Именно они сохраняют возможность к делению, обеспечивают рост и восстановление тканей. По сравнению с планариями у людей их очень мало. Основная концепция регенеративной медицины заключается в том, чтобы мобилизовать этот ресурс, обеспечить приток стволовых клеток и направить их развитие в нужную сторону.

3D-биопринтинг органов

Дефицит донорских органов для пересадки стимулирует поиск лучших альтернативных биомедицинских решений. В основном сейчас в клинике для восстановления органов, повреждённых или утраченных в результате травмы или болезни, применяют конструкции из клеток и тканей пациента либо их комбинацию с природными и синтетическими биоматериалами.

Сравнительно недавно активное развитие получила новая ветвь регенеративной медицины — 3D-биопринтинг. Из конгломератов клеток происходит сборка тканей и органов, как в детском конструкторе. Для такой биопечати специально спроектированы 3D-биопринтеры. Их работа напоминает печать различных деталей на популярных в настоящее время экструзионных 3D-принтерах — слой за слоем, согласно построенной в CAD системе объёмной цифровой модели.

Внеклеточный матрикс. Научные факты и загадки

Матрикс образует каркас, на основе которого формируются ткани. Скрепляет, склеивает клетки между собой, поддерживает форму органов и придаёт механическую прочность. В почечных тканях лежит в основе фильтрующих мембран. В суставах обеспечивает скольжение, изолируя ткани друг от друга. В процессе эмбрионального развития формирует пути движения для клеток.

В некоторых тканях, например, мышцах и печени, межклеточный матрикс заполняет лишь тонкие промежутки между клеточками, в то время как в соединительной и костной тканях он составляет большую часть объёма и выполняет главные функции. Роговице глаза матрикс придаёт прозрачность, коже, связкам и сухожилиям — прочность, суставным хрящам — рессорные свойства. Окружает мышечные волокна, объединяя их в функциональную анатомическую единицу, и служит для передачи силы сокращения мышцы.

Сбои в формировании внеклеточного матрикса ведут к развитию болезней соединительной ткани, раннему старению и отмиранию клеток.

В книге «АллатРа» упоминается, что есть разновидность первоформы межклеточного матрикса, сокрытая в эмбриональной хорде, на которую никто в исследованиях особого внимания не обращал. Именно она играет ключевую роль в запуске механизма продления жизни клеток и организма в целом. О реальных экспериментах пролонгирования жизни животных за видовой предел рассказывает И. М. Данилов в передаче XP NRG — первые в мире создатели искусственного сознания. 

Биотехнологии в созидательном обществе

Развитие биотехнологий, как и других технологий, зависит прежде всего от уровня образования. Есть образование, направленное на воспитание потребителей, когда из 2-4 вариантов ответов в тесте необходимо выбрать правильный. А есть образование, направленное на воспитание мыслителей и творцов, когда обучают многофакторному анализу, учат ставить вопросы и находить на них ответы. Именно такое образование нужно для развития технологий вообще и биотехнологий в частности. И как отметила Ирина Ивановна в завершение передачи, биотехнологии скоро станут самым востребованным направлением, ибо они составляют основу для создания продуктов питания, агротехнических субстанций, фармпрепаратов, современных материалов и биоматериалов.

Контактный e-mail: science@allatra.org