Як лікувати артроз без операції HuffPost Life
Продовжуючи переглядати цей веб-сайт, ви приймаєте використання файлів cookie, щоб пропонувати вам вміст та послуги з урахуванням ваших сфер інтересів та нашої політики конфіденційності. Дізнайтеся більше та керуйте цими налаштуваннями.
Відновлення хряща коліна або стегна, пошкодженого остеоартритом, є амбіцією команди біологів та фахівців з біоматеріалів, яку ми зібрали в Лотарингійському університеті. Ця хвороба, яка дуже виснажує, в даний час не має ефективних препаратів. Коли конгрес французького товариства з артроскопії відкривається в Парижі 30 листопада, ми хочемо звернути увагу на інші шляхи, крім хірургічного - чи був він малоінвазивним, як цей, що виконувався з мініатюризованими інструментами.
Новий напрямок досліджень полягає у надходженні речовин у суглоби, навіть всередині хрящових клітин, для відновлення цього "буфера", що захищає кістки. І це завдяки крихітним транспортним засобам, розміри яких вимірюються в нанометричному масштабі або на одну мільярдну частину метра. Дослідники охрестили їх "нанокаргонами", натякаючи на вантажні судна, які самі підпадають під те, що зараз називають "наномедициною".
Наша команда виявила першу природну молекулу, корисну для синтезу нового хряща, яку ми прагнемо надіслати "нанокарго". Завдання полягає в тому, щоб знайти модель корабля, яка доставить її в порт.
Захворювання, якому сприяє малорухливий спосіб життя
Артроз - це захворювання, яким страждає близько 10 мільйонів людей у Франції. Це становитиме все більшу вагу для суспільства через подовження тривалості життя та збільшення кількості пацієнтів. Дійсно, ризики зростають із віком, але також із надмірною вагою та малорухливим способом життя. Травма суглобів також є фактором, що сприяє цьому. У найважчих випадках артроз призводить до руйнування хряща, що перешкоджає рухливості і викликає сильний біль. Може знадобитися встановлення протеза, що є основним втручанням.
У межах університету три лабораторії, включаючи біологів, фахівців у галузі інженерії біоматеріалів та спеціалістів з векторизації (цільового транспортування ліків), об’єднали свої зусилля, щоб знайти рішення для цієї суглобової хвороби. Це лабораторія молекулярної інженерії та спільної патофізіології (Imopa), до якої я належу, Лабораторія інженерних біомолекул (LIBio) Національної школи агрономії та харчової промисловості (ENSAIA) та Інститут Жана Ламура (IJL), лабораторія досліджень матеріалів.
Щоб краще зрозуміти проблему та спосіб, яким ми прагнемо її вирішити, ми повинні вирушити у віртуальну подорож, яку я пропоную вам всередині суглоба, тут колінного. Це складається з п’яти основних тканин: кісткової тканини, хрящової тканини, синовіальної оболонки, синовіальної рідини та еластичних тканин, таких як зв’язки та сухожилля (див. Малюнок 1). У зрілому віці хрящ - це дуже спеціалізована тканина, яка не є ні васкуляризованою, ні іннервується. Його реконструкція відбувається повільно і живиться синовіальною рідиною. Він містить близько 2,5% клітин, розсіяних у щільному матриксі, який змінюється в товщині залежно від суглобів.
Рисунок 1: Діаграма колінного суглоба у людини, адаптована за матеріалом Drake, Richard L et al., 2015. Суглоб складається з п’яти основних тканин: кісткової тканини, хрящової тканини, синовіальної оболонки, синовіальної рідини та еластичних тканин (зв’язок та сухожилля).
Цей хрящовий матрикс, що складається в основному з білків колагену, поводиться як буфер, який не дає кісткам стикатися один з одним. Він діє як затримуюча воду губка і руйнується при тиску на суглоб - під час ходьби, наприклад, на коліні. Ця негативно заряджена матриця справді здатна поглинати багато молекул води. Коли він розбитий, кістки торкаються одна одної, і саме тут відчувається біль. Тому що кістки іннервуються.
Таким чином, хрящ - це еластична тканина, стійка до біомеханічних сил, пов’язаних із рухом суглоба. Він забезпечує гарне ковзання між кістковими шматками, зволожує та розподіляє тиск. Його матрикс секретується одним типом клітини, хондроцитом. І саме хондроцити є кінцевим пунктом призначення, до якого ми намагаємося дістатися за допомогою наших наногрузів.
Хондроцит - це фабрика, де виготовляється матрикс хряща. Він забезпечує постійний баланс між синтезом нового хряща та усуненням зношеного хряща. Якщо хондроцит більше не працює або працює погано, це призводить до артрозу. Синтез, включення та деградація матриксних білків спрямовуються хондроцитами.
Завантажте наномедицину в хрящ
Ми змогли продемонструвати важливу роль іона, неорганічного пірофосфату (ePPi), у здатності хондроцитів правильно виконувати свою роботу. Зараз проблема полягає в тому, щоб доставити цей іон у достатній кількості до хондроцитів, вже в лабораторії, а згодом і в хрящі пацієнтів.
Отже, для відвантаження цих «наномедицин» ми в даний час шукаємо структури, в яких можна їх інкапсулювати. Транспортні засоби, здатні після введення в хрящі коліна перетинати найбільш грізну перешкоду - перетин матриці. Більшість спроб, зроблених до цього часу дослідниками з використанням таких транспортних засобів, як віруси або плазміди (фрагмент ДНК), справді закінчилися безуспішно. Речовини, що знаходяться на борту, швидше передавались у сухожилля та синовіальну оболонку, ніж у хрящ та його хондроцити.
Наша ідея, розроблена в рамках першої підтримки дослідницького проекту Мірабель (Peps), створеної університетом, полягає у використанні природних нано-об'єктів, отже, біосумісних та біологічно розкладаються, які ми перенаправляємо для терапевтичного використання. Насправді клітини спонтанно спілкуються між собою за допомогою нано-пухирців (званих матричними пухирцями) на 200 нанометрів або інших ще менших структур, екзосом, на 20 нанометрів. Наша гіпотеза полягає в тому, що успіх операції буде залежати від їх розміру та ліпідної структури. Іншими словами, що менші транспортні засоби зможуть ефективніше перетинати матрицю. Отже, зараз ми використовуємо 100 нанометрових транспортних засобів (див. Малюнок 2) з органічних відходів, і ми плануємо випробувати менші.
Рисунок 2: принцип вилучення з агроресурсів та виготовлення нанооб'єктів, потім перевірка дисперсії відповідно до їх розміру.
Коли буде знайдено ефективний нанокарго, можна уявити, що інші речовини, корисні для хряща, будуть доставлятися тим самим процесом. І що таким чином суглоб відновлює свою функціональність.
Оригінальна версія цієї статті була опублікована в розмові.
Також на The HuffPost: