Как создавался уникальный гидрогель для восстановления переломов
«Идея нашего научного проекта о создании умного биоматериала для восстановления поврежденных суставов, а также переломов, пришла к нам в 2015 году. Мы подали заявку на конкурс грантового финансирования Министерства образования и науки РК и получили высокие баллы. От идеи до создания прототипа нашего умного биоматериала для восстановления хрящевой и костной тканей понадобилось три года. Мы проводили инвитро и доклинические исследования на лабораторных животных. На эту работу ушло два года. Мы использовали кроликов и делали им моделирование либо дефектов костной ткани либо дефектов суставного хряща. Затем проводили дополнительные исследования, чтобы убедиться в том, что наш биоматериал действительно обладает эффективностью», - рассказал ученый.
В 2021 году МОН РК выделило средства ученым в рамках научно-технической программы, чтобы провести исследования на пациентах с остеоартрозом - дефектом суставного хряща 2,3 степени.
По словам Вячеслава Огая, пилотные клинические исследования проводились на малой группе пациентов, чтобы показать эффективность умного биоматериала. А затем ученые планируют организовать GMP производство, чтобы уже проводить исследования на большой группе пациентов – могут быть включены несколько тысяч человек, страдающих такими заболеваниями, как остеоартроз коленного сустава либо другие дефекты суставного хряща.
Отметим, что аналогичные биометериалы для восстановления дефекта суставного хряща либо сложных переломов используют в Южной Корее, США, Германии и в других развитых странах. В их технологии применяются натуральные биополимеры на основе альгината или фибринового герметика. Данный метод является инновационным в области биомедицины.
«В чем отличие нашего умного биоматериала от зарубежных аналогов? Дело в том, что наш биоматериал включает собственные стволовые клетки пациента, два растворовых факторов, необходимые для регенерации хряща либо костной ткани. Эти растворовые факторы удерживаются в биоматериале. Высвобождаются небольшими порциями. На самом деле для индукции либо для стимуляции хрящевой или костной ткани нужны маленькие концентрации растворовых факторов. Много использовать не надо. Удержание этих растворовых факторов заключается в том, что добавляем специальный биополимер, к которому пришит гепарин. Все эти белки являются гиперосвязывающими, за счет этого происходит удерживание растворовых факторов в биоматериале. Гепарин обладает таким свойством, что не дает растворовым фактором быстро деградировать. То есть обладает защитным свойством», - отметил Вячеслав Огай.
Гидрогели используются в качестве каркаса в инженерии костной ткани. По структуре они схожи с основой соединительной ткани, поэтому наиболее подходят для трансплантации клеток среди всех биоматериалов.
«Основными компонентами являются собственные стволовые клетки пациента. Из Центра травматологии и ортопедии к нам привозят биопсию. Мы выделяем из нее стволовые клетки и культивируем их в специальных средах. Они активно размножаются в этой питательной среде. Мы собираем около 20 млн клеток, чтобы этого хватило на 2 кб см нашего гидрогеля. Эти стволовые клетки ответственны за регенерацию хряща либо костей в зависимости от того, какие растворовые факторы будем добавлять. Из биообразующих компонентов есть модифицированный фибриноген с гепарином, используем также фибриновый герметик. Они замешиваются в системе. В первый шприц заливаются фибриноген, растворовые факторы. А во второй шприц заливается трамбин плазмы человека», - пояснил ученый.
На данный момент клинические исследования проводятся на базе НИИ травматологии и ортопедии имени Батпенова. Многие пациенты уже изъявили желание принять участие в качестве добровольцев в клиническом исследовании.
«Нам повезло с очень опытными хирургами-ортопедами, которые грамотно применяют наш умный биоматериал. От наших коллег-ученых очень многое зависит: как они применят биоматериал. Если клинические исследования пройдут успешно и мы покажем безопасность и эффективность, запросим дополнительное финансирование либо привлечем частных инвесторов. В таком случаем сможем проводить исследования сразу на нескольких клинических базах по всей стране: в Алматы, Караганде и Шымкенте и в других регионах. Тогда уже могут быть задействованы несколько тысяч пациентов», - добавил Вячеслав Огай.
У первых пациентов, испытавших на себе гидрогель, ученые ожидают, что через 3-6 месяцев будет происходить восстановление поврежденного сустава. Для этого будет сделан МРТ анализ, дополнительные тесты, чтобы понять, насколько эффективно прошло лечение. Исследования ученые намерены проводить вплоть до декабря.