Дисфункция слюнных желёз затрагивает миллионы людей по всему миру, приводя к таким состояниям, как ксеростомия, или сухость во рту, что существенно влияет на качество жизни. Это состояние распространено среди пожилых людей и пациентов, проходящих лучевую терапию при раке головы и шеи.
Ксеростомия может вызывать трудности при разговоре, еде и глотании, а также приводить к инфекциям полости рта и разрушению зубов из-за снижения выработки слюны. Существующие методы лечения обеспечивают лишь временное облегчение и часто имеют побочные эффекты. Они включают стимуляторы слюны и заменители, но не устраняют основное повреждение желёз.
Однако перспективные новые исследования в области тканевой инженерии дают надежду на более эффективные и долгосрочные решения, направленные на регенерацию повреждённых тканей и восстановление нормальной функции желёз.
Исследования в области биоинженерии слюнных желёз
Исследователи из Университета Олбани под руководством профессора Сьюзан Шарфштейн вместе со Стивеном Роузом, профессором Мелиндой Ларсен и доктором Юбин Сие провели обширный обзор текущих достижений в области инженерии тканей слюнных желёз. Этот обзор, опубликованный в журнале «Биоинженерия», освещает последние разработки и будущие направления в этой быстро развивающейся области.
Биоинженерия слюнных желёз направлена на восстановление способности желёз вырабатывать слюну с помощью инновационных методов, таких как генная терапия, терапия на основе стволовых клеток, а также использование поддерживающих биоматериалов и методов изготовления каркасов.
Профессор Шарфштейн объяснила: «Наше исследование посвящено влиянию фиброза и клеточного старения на патологии слюнных желёз и оценивает инновационные инженерные стратегии для улучшения васкуляризации, иннервации и приживления тканей искусственно созданных слюнных желёз».
Обзор подчёркивает потенциал биопечати, микрофлюидных гидрогелей, сетчатой электроники и наночастиц в продвижении регенерации тканей слюнных желёз.
Исследование также обсуждает важность понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе развития и функционирования слюнных желёз. Слюнные железы состоят из трёх основных типов: околоушных, подчелюстных и подъязычных желёз, каждая из которых вырабатывает различные компоненты слюны.
Профессор Шарфштейн отметила: «Факторы роста фибробластов (FGF) и другие морфогены играют ключевую роль в развитии и морфогенезе слюнных желёз. Понимание этих молекулярных сигналов имеет важное значение для создания эффективных стратегий тканевой инженерии».
Вызовы и перспективы
Обзор подчёркивает проблемы, связанные с фиброзом и клеточным старением при патологиях слюнных желёз. Такие состояния, как синдром Шегрена и повреждения, вызванные радиацией, приводят к увеличению количества стареющих клеток и фиброзу, что ещё больше усложняет процесс регенерации.
Профессор Шарфштейн заявила: «Стареющие клетки вырабатывают секретируемые факторы, которые могут стимулировать соседние клетки к старению, создавая цикл, препятствующий регенерации тканей. Наш обзор предлагает стратегии для смягчения или обращения этих эффектов, что имеет решающее значение для успешной биоинженерии слюнных желёз».
В заключение профессор Сьюзан Шарфштейн и её коллеги подчёркивают потенциал регенеративной медицины и тканевой инженерии в предоставлении более эффективных методов лечения дисфункции слюнных желёз. Используя передовые методы и более глубокое понимание биологии слюнных желёз, эти инновационные подходы обещают улучшить качество жизни миллионов людей, страдающих от ксеростомии и связанных с ней состояний.
Ссылка на журнал
Rose, Stephen C., Professor Melinda Larsen, Dr. Yubing Xie, and Professor Susan T. Sharfstein. “Salivary Gland Bioengineering.” Bioengineering, 11 (2024): 28. DOI: https://doi.org/10.3390/bioengineering11010028
Об авторах
Профессор Сьюзан Т. Шарфштейн — ведущий учёный в Колледже наномасштабной науки и инженерии в Университете Олбани (SUNY). Она имеет докторскую степень в области химической инженерии (Калифорнийский университет в Беркли, 1993) и степень бакалавра с отличием в области химической инженерии (Калифорнийский технологический институт, 1987). Её исследования сосредоточены на оптимизации систем клеток млекопитающих, особенно на производстве белков и углеводов в контексте биопроизводства, включая использование инструментов omics для повышения производства гепарина и моноклональных антител в клетках CHO.
Стивен Кристофер Роуз — исследователь, связанный с лабораторией Шарфштейн в Университете Олбани. Его работа направлена на продление здоровья с помощью биоинженерии и нанотехнологий. Он разрабатывает инновационные трёхмерные модели in vitro для изучения фиброза и клеточного старения, активно работая в области культуры стволовых клеток млекопитающих и технологии биореакторов.
Профессор Мелинда Ларсен — профессор Уильямса-Рейчеффа на кафедре биологических наук в Университете Олбани (SUNY). Её исследования изучают клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе ветвящегося морфогенеза, особенно в развитии слюнных желёз, с целью применения этих знаний для регенерации тканей и их восстановления. Её работа затрагивает взаимодействие эпителия и мезенхимы, сигнализацию внеклеточного матрикса и разработку подходов регенеративной медицины для лечения гипофункции слюнных желёз.
Доктор Юбин Сие — профессор в Колледже наномасштабной науки и инженерии в Университете Олбани (SUNY) и директор Центра функциональной и интегративной регенерации тканей. Она получила степень бакалавра в области химической инженерии в Даляньском технологическом университете, а также степени магистра и доктора в области химической инженерии в Даляньском институте физической химии Китайской академии наук, после чего прошла постдокторскую подготовку в области биологии стволовых клеток и тканевой инженерии в Университете штата Огайо. Её опыт охватывает нанобиологию, биоинженерию, терапию стволовыми клетками, тканевую инженерию и регенеративную медицину.