Озеро Каинды
© Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)
Biointerphases: морские водоросли признаны перспективным материалом для регенерации
Обычные морские водоросли, которые привыкли считать источником йода и пищевых добавок, могут стать ключом к будущему регенеративной медицины. Исследователи из Университета штата Орегон (США) показали, что структуры из красных водорослей способны служить биосовместимым каркасом для выращивания тканей человека. Работа опубликована в журнале Biointerphases и уже привлекла внимание специалистов, занятых поиском альтернатив животным моделям.
Новая роль морских растений
Команда под руководством Гобината Читиравелу использовала разновидность тихоокеанской дульсы — красных водорослей, обитающих у побережья Орегона. Учёные очистили растения, удалили клеточное содержимое и оставили лишь внеклеточный матрикс (ВКМ) - природную структуру, обеспечивающую поддержку клеток.
"Вместо того чтобы использовать каркасы животного или синтетического происхождения, мы хотим применять натуральные материалы для создания тканей, особенно для доклинических испытаний", — заявил Гобинат Читиравелу, автор исследования.
Каркас из дульсы оказался удивительно совместимым с человеческими клетками, особенно с кардиомиоцитами - клетками сердечной мышцы. Это открывает возможность использовать морские растения для восстановления тканей сердца после инфаркта или при врождённых патологиях.
Почему именно водоросли? Они обладают уникальной микроструктурой: естественные поры и волокна создают трёхмерную сеть, напоминающую человеческий ВКМ. К тому же водоросли экологичны, дешевы и доступны в огромных объёмах.
От океана — к лаборатории
Чтобы создать материал, пригодный для клеточного роста, исследователи протестировали несколько методов обработки. Лучшими результатами оказалась обработка дульсы додецилсульфатом натрия (SDS) - мягким детергентом, который используется в биохимии для удаления белков и клеточных остатков.
После такой обработки каркас сохранял прочность, но становился идеально пригодным для заселения клетками. Под микроскопом ткани формировали фиброзные сети, напоминающие структуру сердечной мышцы.
Можно ли сравнить этот подход с животными моделями? Да — и в пользу водорослей. Материалы животного происхождения часто вызывают иммунный ответ или требуют сложной очистки, тогда как растительные биоструктуры не содержат аллергенов и вирусов. Это делает их безопаснее и технологически проще.
Этика и устойчивость: двойное преимущество
Использование морских водорослей решает сразу две проблемы современной науки — этическую и экологическую. Тканевая инженерия до сих пор зависит от животных продуктов: коллагена, желатина, сыворотки. Их производство связано с большим количеством отходов и затрат.
Морские растения позволяют создавать веганские и биоразлагаемые аналоги, что важно не только для медицины, но и для косметологии, пищевой промышленности и фармацевтики.
А что если заменить все животные каркасы растительными? Учёные осторожны в прогнозах. Хотя водоросли демонстрируют отличную совместимость, некоторые ткани — например, костная — требуют большей механической прочности. Поэтому вероятнее всего, новые материалы будут сочетаться с другими биополимерами, образуя гибридные структуры.
Ошибки прежних подходов и альтернатива
Ранее тканевая инженерия делала ставку на синтетические или животные материалы. Однако синтетика часто провоцировала воспаление, а животные каркасы были дороги и вызывали этические споры.
Ошибка: ставка на искусственные полимеры без учёта биосовместимости.
Последствие: разрушение тканей и нестабильность роста клеток.
Альтернатива: природные матриксы из морских водорослей, сохраняющие структуру и позволяющие клеткам формировать устойчивые связи.
"Почему мы не можем использовать морские водоросли? Их в изобилии в океанах, и по сравнению с материалами животного происхождения их стоимость очень низкая", — подчеркнул Читиравелу.
Перспективы для медицины
Пока разработки находятся на лабораторной стадии, но результаты внушают оптимизм. Если метод подтвердит эффективность на живых моделях, он сможет сократить потребность в животных испытаниях и ускорить переход к персонализированным биоматериалам.
Каркасы из водорослей могут использоваться для выращивания сердечных, мышечных и кожных тканей.
Материал подходит для трёхмерной печати и комбинирования с другими биоосновами.
Его структура может служить моделью для изучения заживления и регенерации.
Можно ли ожидать клинических применений в ближайшие годы? Вероятно, да — сначала в форме имплантатов и прототипов для тестирования лекарств, позже — в качестве полноценных трансплантатов.
В перспективе океан может стать новым источником медицинских материалов, где каждое растение несёт потенциал спасения человеческих органов. Водоросли, веками остававшиеся пищевым ресурсом, теперь превращаются в инструмент регенерации — пример того, как природа и наука находят общий язык.