Трансплантация донорских тканей и органов сопряжена с рядом трудностей, главная из которых — нехватка донорского материала. Дефицит донорских тканей и органов стимулировал развитие тканевой инженерии, разрабатывающей биоискусственные заменители донорского материала. Основа таких заменителей — каркасы (скаффолды), имитирующие бесклеточную составляющую соединительной ткани. На поверхности скаффолдов размножаются и дифференцируются тканеспецифичные клетки, в результате чего формируется ткань, близкая по свойствам к утраченной.


Первые попытки заселить скаффолды клетками относятся к 1980-м годам, когда для выращивания ткани кишечника на биоразлагаемых полимерах были использованы энтероциты. Тогда же возник вопрос об использовании в регенеративной медицине стволовых клеток различного происхождения. Дальнейшие исследования показали, что стволовые клетки, циркулирующие в кровяном русле, и стволовые клетки костного мозга могут дифференцироваться в разные типы клеток: гепатоциты, эпителиальные клетки кожи и клетки желудочно-кишечного тракта. Это позволило высказать предположение о целесообразности использования стволовых клеток в тканеинженерных конструкциях.


Сегодня в практике регенеративной медицины источником клеток, формирующих ткань таких конструкций, служат как уже дифференцированные (зрелые) клетки, мигрирующие из окружающих тканей, так и прогениторные клетки-предшественники, то есть та разновидность стволовых клеток, которые уже нацелены на дифференцировку в определенный вид клеток.


Одним из перспективных материалов для создания биоискусственных тканей является фиброин — каркасный белок шелка тутового шелкопряда Bombyx mori. Шелк широко используется в медицине в качестве шовного материала и обладает рядом уникальных свойств — механической прочностью, биосовместимостью с тканями организма (не вызывает иммунологического отторжения, не токсичен) и, что очень важно, способностью к биорезорбции, то есть со временем он разрушается клетками организма и продукты его распада естественным образом метаболизируются организмом.


Ряд исследований показал, что фиброин является хорошим субстратом для закрепления на нем (адгезии) и разрастания (пролиферации) разных типов клеток, и на его основе возможно создание скаффолдов разной структуры, заданных форм и размеров.


На биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова в сотрудничестве с хирургами Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского был проведен ряд успешных экспериментов по использованию фиброиновых скаффолдов, предварительно заселенных (витализированных) стволовыми клетками костного мозга для регенерации стенки тощей кишки на модели травмы стенки тощей кишки крысы.

В области имплантации произошло полное восстановление всех слоев кишечника, формирование слизистой с многочисленными криптами и ворсинками, мышечного слоя поперечными и продольными волокнами, необходимого для перистальтики кишечника, и с кровеносными сосудами.


Самое удивительное, что наблюдали исследователи,— это восстановление иннервации кишечника, формирование нервных волокон и нервных сплетений, что ранее считалось недостижимым