Компоненти міжклітинного матриксу і їх основні властивості в поняттях тканинної інженерії

Колаген Найпоширеніший білок в людському організмі. Забезпечує міцність тканин на розрив. Відіграє важливу роль в адгезії клітин і їх диференціюванні.	Колаген I - XII типів : сімейство колагену включає 12 підгруп, що відрізняються надмолекулярною структурою.
Протеоглікани Забезпечують еластичність міжклітинного матриксу. Беруть участь в адгезії клітин, їх міграції і проліферації.	Гіалуронова кислота, хондроїтин сульфат, дерматан сульфат, кератан сульфат, гепаран сульфат, гепарин та ін.
Глікопротеїни Надають тканинам стабільність. Мають ділянки зв'язування колагену і протеогликанів, а також поверхневих клітинних рецепторів. Важливі для клітинної адгезії, міграції, проліферації і диференціювання.	Фібронектин, ламінін, вітронектин, тромбоспондин, тенасцин, хондронектин, чинник фон Віллебранда тощо.
Еластичні філаменти Забезпечують гнучкість тканин.	Еластин.

Ми знаємо далеко не усі тонкощі міжклітинної взаємодії, проте загальні його принципи нам зрозумілі. Безліч клітинних функцій залежить від взаємодії клітини з її довкіллям, а значить, від того, з чого і як побудовано це середовище, по якому поширюються сигнали, що ініціюють ту або іншу функцію. Цей принцип успішно застосовується в тканинній інженерії. Точно так, як і взаємодія клітини з матриксом впливає на проліферацію, диференціювання, міграцію і зв'язки клітин in vitro. Ці процеси можна контролювати in vitro, створюючи відповідне оточення. Навіть незначні зміни складу і структури основної речовини супроводжуються тонким підстроюванням як структури, так і функції тканин, бо змінюють характер взаємодії клітин з матриксом.

Знання того, як збільшити клітинну популяцію в процесі культивування і як впливати на властивості клітин за допомогою оточуючої їх основної речовини, абсолютно недостатньо для того, щоб можна було успішно ввести ці клітини в живий організм. Вони ще повинні дати початок тканини, яка функціонуватиме як частина єдиного цілого.

Завдання сучасної медицини і медицини майбутнього - подальша оптимізація натуральних і синтетичних полімерів на мікро- і нанорівні з метою полегшення специфічних взаємодій між клітинами і субстратом. Сьогодні завдяки новим наборам біоматеріалів, можна тестувати і оцінювати різні модифіковані біоматеріали (наприклад, мономірні полімери) на декількох клітинних лініях одночасно, у великих кількостях. Таким чином, можна в короткі терміни підібрати оптимальний біоматеріал для тієї або іншої клітинної лінії, уникнувши масштабних досліджень на тваринах. За допомогою нанотехнологій, контрольованих комп'ютером, сучасні біоматеріали можна зробити легко відтворними (таблиця 20.2).

Таблиця 20.2

Властивості біоматеріалів для тканинної інженерії

Біологічні властивості.	Біологічна сумісність; здатність до адгезії клітин; імунна відповідь організму хазяїна, спрямована проти біоматеріалу; ризик передачі захворювання; можлива біоактивність, у тому числі зв'язування чинників зростання.
Механічні властивості.	Стійкість до деформації, розмір пір, відношення поверхня - пори, проникність пір.
Хімічні властивості.	Поверхневі властивості, тобто здатність змінюватися під впливом чинників адгезії, швидкість розпаду, гідрофобність – гідрофільність.
Виробничі чинники.	Вартість, технічна складність, відтворюваність, стерилізація.

Таким чином, тканинна інженерія і пластична хірургія сьогодні стали взаємозалежними, міждисциплінарними галузями із загальними цілями – відновлювати, зберігати і покращувати структуру і функцію тканин з природженими або набутими дефектами за допомогою біологічних тканинних суррогатів. Відкриття дослідників в цих галузях привели до нинішнього рівня розвитку пластичної хірургії. Завдяки розвитку методик клітинного і тканинного культивування сьогодні в лабораторних умовах можна отримувати клітини в кількостях, достатніх для заміщення дефектів. Можна впливати на властивості цих клітин, ґрунтуючись на розумінні механізмів клітинно-матриксної взаємодії, а науково обґрунтоване виробництво біоматеріалів робить можливим трансплантацію цих клітин в живий організм так, щоб вони могли потім розвинутися в тканину, що функціонує як частина єдиного цілого.