Hapnikupuudus (isheemia) on tõsine terviseseisund, mis võib põhjustada südamekoe kahjustusi pärast südameinfarkti ja jäsemete perifeersete arterite haiguse korral amputatsiooni, eriti diabeediga patsientidel.
Loodeülikooli teadlased on välja töötanud uudse nanostruktuuri, mis soodustab uute veresoonte kasvu ja on paljulubav teraapiana seisundite puhul, kus kudede hapnikuga varustamiseks on vaja suurenenud verevoolu.
"Regeneratiivse meditsiini oluline eesmärk on võime kasvatada veresooni vastav alt vajadusele," ütles Samuel I. Stupp, hoolekogu keemia, materjaliteaduse ja inseneriteaduse ning meditsiini professor. "Verevoolu parandamine antud kohas on oluline, kui veresooned on ahenenud või ummistunud, samuti elundite siirdamisel, kus rakkude õigeks toitmiseks on vaja verd."
Stupp juhtis uuringut, mis avaldatakse 1. augustil väljaandes Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Stupp ja tema meeskond kujundasid kunstliku struktuuri, mis sarnaselt selle jäljendatava loodusliku valguga võib käivitada keeruliste sündmuste kaskaadi, mis soodustab uute veresoonte kasvu. Valku, mida nanostruktuur jäljendab, nimetatakse veresoonte endoteeli kasvufaktoriks ehk VEGF.
Nanostruktuuril on aga VEGF-i ees olulisi eeliseid: see jääb koesse pikemaks ajaks, kus seda vajatakse; seda on lihtne vedelikuna koesse süstida; ja võrreldes valguga on selle tootmine odav.(VEGF-i testiti inimestega tehtud kliinilistes uuringutes, kuid heade tulemusteta, tõenäoliselt seetõttu, et see jäi koesse vaid mõneks tunniks.)
"Üheks peamiseks väljakutseks isheemilise koe parandamise valdkonnas on raviainete pidev toimetamine sihtkoesse," ütles Douglas W. Losordo, M. D., paberi kaasautor ja Northwesterni Feinbergi südame-veresoonkonna süsteemi direktor. Uurimisinstituut. "Natiivsel VEGF-il on koes väga lühike poolväärtusaeg, mis piirab selle tugevust ja nõuab korduvat annustamist. Tänu oma konstruktsioonile jäljendab see nanomaterjal VEGF-i, kuid on võimeline koes palju kauem eluea, suurendades oluliselt selle tugevust."
Losordo on ka Eileen M. Foelli südameuuringute professor Northwesterni Feinbergi meditsiinikoolis ja Northwesterni memoriaalhaigla kardiovaskulaarse regeneratiivse meditsiini programmi direktor.
"Lähendasime seda kui inseneriprobleemi," ütles esimene autor Matthew Webber, meditsiini bionanotehnoloogia instituudi (IBNAM) Stuppi uurimisrühma doktorant."Suuta kujundada ja luua väike molekul, mis võib koguneda terapeutiliselt toimivateks nanostruktuurideks, on rahuldust pakkuv."
Stupp ja tema meeskond lõid nanostruktuuri kiudude kujul, mille pinnal on peptiidide suur tihedus (potentsiaalselt sadu tuhandeid) kiu kohta. Peptiidid jäljendavad VEGF-i bioloogilist toimet, käivitades rakkudes signaaliülekande, mis viib veresoonte kasvu.
Aktiivsete peptiidide äärmiselt suur arv annab väga tõhusa ravitoime ning nanokiu suurus ja stabiilsus tagavad, et struktuur säilib pärast süstimist koes kauem.
Pärast nanostruktuuri väljatöötamist tegid Stupp ja Webber koostööd Losordoga, et katsetada nanostruktuure in vivo.
Teadlased kasutasid perifeersete arterite haiguse loommudelit ja näitasid nanokiudude efektiivsust selle seisundi ravimisel. Loomadel, kelle jäsemed piirdusid ainult 5–10 protsendiga normaalsest verevoolust, taastas nanofiibriga töötlemine verevoolu 75–80 protsendini normaalsest tasemest.
Ravi ainult peptiidiga ei andnud sama raviefekti; nanostruktuuri oli vaja peptiidide kuvamiseks tulemuste saamiseks.
"Lihtsat keemiat kasutades oleme loonud kunstliku struktuuri, mis võib käivitada keerulisi sündmusi," ütles Stupp, kes on IBNAMi direktor. "Meie nanostruktuur näitab üldise lähenemisviisi lubadust valkude jäljendamiseks, et seda kasutada laiem alt meditsiinis ja biotehnoloogias."
Teadlased kavatsevad järgmisena uurida valgu jäljendit südameinfarkti loomamudelis.
