Не кожей единой
Клеточные пласты (как монослойные, так и многослойные) характерны для тканей, называемых эпителиальными. Другой важный тип тканей – мезенхимальный – специфичен тем, что клетки в нем распределены в трехмерном внеклеточном матриксе. Одна из основных функций таких тканей – соединительная, связующая части организма между собой. Кожа человека состоит из верхнего защитного слоя – эпидермиса и слоя соединительной ткани – дермы. Для реконструкции соединительной ткани недостаточно только наличия необходимого количества определенного типа клеток – в этом случае нужно воссоздать внеклеточный матрикс.
Первым эту задачу решил профессор биологии Массачусетского технологического института Юджин Белл. Он приготовил раствор основного белка внеклеточного матрикса – коллагена, а затем внес в этот раствор суспензию клеток – фибробластов. И за те несколько минут, пока раствор превращался в гель, внутри него сформировались волокна, вдоль которых и распластались клетки. Самым же удивительным оказалось то, что клетки внутри этого геля могли жить более месяца, при этом кардинально реорганизуя внутреннюю структуру биоматериала. Гель уменьшился в размере в несколько раз и стал более плотным и прочным, причем структура получившегося трехмерного коллагенового геля вполне соответствовала прототипу, поэтому он мог служить аналогом соединительной ткани.
К 1980 году были независимо реконструированы основные компоненты кожи – эпидермис и дерма. А спустя недолгое время нанесением эпидермального пласта на коллагеновый гель с фибробластами in vitro был получен первый полнослойный аналог кожи.
В принципе для каждой ткани характерен совершенно уникальный набор биологических молекул, а также пространственная архитектура, которую образует внеклеточный матрикс. Теоретически можно было предположить, что если воспроизвести основные компоненты и структуру матрикса, то задача регенерации будет решена. На практике же все оказалось гораздо сложнее. Дело в том, что аналог ткани должен быть привнесен на место утраченного органа или ткани, то есть на раневую поверхность. В случае применения коллагенового геля искусственная ткань за несколько часов просто распадается под действием агрессивной раневой среды. И для того чтобы избежать этого процесса, приходится различными методами «усиливать» конструкцию материала, например, сшивать его различными агентами или добавлять синтетические полимеры. В результате получается сложный и многофункциональный материал, свойства которого не остаются неизменными, а видоизменяются по ходу процесса заживления.
