В Сеченовском университете создадут автоматизированный биореактор для выращивания тканей и органов

Современные технологии тканевой инженерии позволяют создавать ткани организма на основе собственных клеток человека с помощью 3D-биопечати и  культивирования в биореакторе. Чтобы создавать сложные биоэквиваленты, необходим многоячеистый биореактор. Он должен обеспечивать для клеток-предшественников разные виды механических воздействий, чтобы они дифференцировались в нужный тип ткани. В частности, это даст возможность получить первый результат мегапроекта «Орган-на-заказ» – биоэквивалент пародонтального комплекса.

«Мезенхимные стволовые клетки, которые используются для формирования тканеинженерных конструктов, по-разному реагируют на факторы среды: например, для формирования костной ткани необходимы механические стимулы, такие как сжатие и растяжение. Эти воздействия запускают процессы дифференцировки клеток, влияя на их цитоскелет и за счет этого изменяя экспрессию генов, что определяет дальнейший синтез белков и развитие ткани. В отсутствие данных стимулов эти клетки с большей вероятностью будут дифференцироваться в клетки жировой ткани. Поэтому мы разрабатываем многоячеистый биореактор, который позволит индивидуально задавать условия для каждого типа ткани», — рассказала научный сотрудник Института регенеративной медицины Дарья Ревокатова.

На данный момент ученые создали прототип ячейки, способной обеспечить необходимое растяжение с помощью специальной мембраны — она позволит формировать пародонтальную связку. В разработке также находится модуль для сжатия — с его помощью будет создаваться костная ткань. В дальнейшем ученые создадут и другие модули, способные обеспечивать условия, необходимые для культивирования разных типов тканевых эквивалентов.

Аналогов такому биореактору в России нет, а единственный зарубежный аналог подходит лишь для ограниченного круга исследовательских задач. Кроме того, ему не хватает автоматизации: как и в большинстве других биореакторов, замену питательной среды и измерение ее параметров (pH, содержание кислорода и углекислого газа) в нем приходится проводить вручную.  Новый биореактор решит эти проблемы за счет системы датчиков, которая будет отслеживать параметры среды в режиме реального времени. Утилизация старой питательной среды и подача новой также будут проводиться автоматически.

«Когда речь идет об одном образце, контролировать его созревание несложно. Но проект „Орган-на-заказ“ требует работы с множеством тканеинженерных конструктов одновременно. Автоматизация позволит снизить нагрузку на персонал, а также уменьшить вероятность ошибок», — пояснила Дарья Ревокатова.

Ближайшие планы исследователей включают доработку прототипов ячеек для растяжения и сжатия, а также создание системы контроля параметров среды. В дальнейшем ученые намерены разработать комбинированные модули, которые позволят культивировать сразу несколько типов тканей в одном биореакторе. Это станет важным шагом на пути к созданию сложных конструкций, таких как пародонтальный комплекс, целиком, без разделения на отдельные сегменты по типу ткани.

Работа ведется в рамках гранта Министерства науки и высшего образования России.

Сеченовский Университет

21 статей

Сеченовский Университет Минздрава России – ведущий медицинский исследовательский университет России, работающий с 1758 года. Сейчас в университете учатся более 26 тысяч студентов, в числе которых свыше 5,5 тысячи иностранцев из 90 государств. Среди 8,2 тысяч сотрудников 47 академиков РАН, более 2,2 тысяч кандидатов и докторов наук. В составе Первого МГМУ имени И. М. Сеченова действует крупнейший в России и Восточной Европе Клинический центр, в котором работает свыше 5 тысяч сотрудников, а половина врачей имеет ученую степень. В центре оказывают специализированную и высокотехнологичную помощь по 50 профилям. Ежегодно помощь получают более 500 тысяч пациентов. Сегодня Сеченовский Университет – единственный российский университет в топ-250 мирового рейтинга QS по направлению «Медицина» и в топ-100 по направлению «Фармация и фармакология», а также лучший российский университет по направлению «Медицина» шанхайского рейтинга Shanghai Ranking Consultancy и единственный медицинский университет России, который входит в ежегодный рейтинг Forbes «100 лучших российских вузов». В 2024 году вошел в топ-20 российских университетов в рейтинге RAEX («РАЭКС-Аналитика»), заняв 15 место. В топ-5 вузов России по влиянию на научное сообщество в рейтинге влиятельности российских университетов по версии RAEX. Также занял первые места в предметных рейтингах RAEX в направлениях «Медицина» и «Фармация», сохранил за собой третью строчку рейтинга в направлении «Биотехнологии и биоинженерия» и впервые вошел в десятку лучших в направлении «Технологии материалов». Первый среди медицинских университетов в рейтинге университетов стран БРИКС. Сеченовский Университет трансформируется в исследовательский медицинский университет мирового уровня. Одна из его приоритетных задач — развитие науки и прикладных исследований.

Показать больше