lab
                Кредит: CC0 Public Domain

Материал, основанный на натуральном продукте из костей и цитрусовых, называемый цитрат, обеспечивает дополнительную энергию, необходимую стволовым клеткам для формирования новой костной ткани, согласно команде биоинженеров Penn State. Их новое понимание механизма, который позволяет цитрату помогать в регенерации кости, поможет исследователям разработать медленные высвобождаемые, биоразлагаемые, высвобождающие цитрат каркасы, которые будут действовать как шаблоны роста костей для ускорения заживления в организме.
                                                                                       

«В нашей лаборатории мы работаем с цитратом более десяти лет», — сказал Цзян Ян, профессор биомедицинской инженерии в штате Пенсильвания. «Мы знали, что в организме человека 90 процентов органического цитрата находится в скелетной ткани. Но никто на самом деле не пытался использовать цитрат в качестве строительного блока для производства костных биоматериалов. Наша новая статья пытается понять, как цитрат помогает в заживлении костей. и использует это понимание для руководства разработкой новых биомиметических биоматериалов для лучшего восстановления костей. «

Статья команды публикуется сегодня (26 ноября) в Слушаниях Национальной академии наук.

Автотрансплантация — взятие кости из другой части тела пациента и прививание ее к ране — это метод, наиболее используемый для регенерации кости в условиях больницы. Это не всегда подходящий метод, особенно в случае больших ран или удаления костной ткани во время лечения рака.

Синтетические биоматериалы были бы желанной заменой, и многие лаборатории работают над их разработкой. Но современные синтетические материалы вызывают значительное воспаление, и скорость заживления кости медленная, а качество заживления плохое. Тело инкапсулирует имплантат фиброзными тканями, которые препятствуют интеграции имплантата с окружающей костью. С материалом Янга исследователи не видят инкапсуляцию, и хроническое воспаление минимально.

Чуйин Ма, докторант в лаборатории Янга, является ведущим автором статьи. Ма получила задание раскрыть малоизвестный механизм, лежащий в основе использования организмом цитрата для регенерации кости. Она обнаружила, что мембрана стволовых клеток имеет транспортер, который используется для транспортировки цитрата в клетку для повышения уровня клеточной энергии. Когда костные стволовые клетки дифференцируются в новые костные клетки, им требуется больше энергии для поддержки активного формирования кости. Время и дозировка подачи цитрата в стволовые клетки также имеют решающее значение. Ян и Ма в статье впервые назвали влияние цитрата на дифференцировку стволовых клеток как «метаболическую регуляцию».

Команда также определила второй фактор, участвующий в производстве энергии, аминокислоту под названием фосфосерин. Благодаря новому пониманию механизма отрастания костей они разработали биоматериал, включающий цитрат и фосфосерин, и протестировали его на моделях крыс.

«Используя наш новый материал, мы видим раннее отложение новой кости через месяц», — сказала Ма. «Это намного раньше, чем биоматериалы, широко используемые в устройствах, одобренных FDA. В этом исследовании мы протестировали две модели: мыщелок бедренной кости и дефекты черепной кости».

В обеих моделях на животных мы видим, что новый биоматериал лучше, чем коммерческие материалы, вызывает раннее образование кости, а также способствует созреванию кости, по словам Ма. «Для меня это важный вывод», — сказал Ян, который является преподавателем в Государственном научно-исследовательском институте штата Пенсильвания и Институте естественных наук. «Цитрат в настоящее время признан центральным связующим звеном между метаболизмом и дифференцировкой стволовых клеток. Мы раскрываем механизм, посредством которого цитрат влияет на активность стволовых клеток не только в кости, но и косвенно распространяется на другие типы клеток и тканей. Например, существует высокая концентрация цитрата в спинномозговой жидкости, окружающей мозг. Теперь люди могут использовать это понимание, чтобы начать рассматривать цитрат как регулятор метаболизма для дальнейшей регуляции стволовых клеток для других типов тканей и органов по всему телу. «/p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *