Ученые Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) создали первую капсулу-биореактор BioVasc, которая решает ключевую проблему доклинических исследований. Известно, что клетки и материалы, хорошо работающие в пробирке, часто погибают в живом организме из-за отсутствия питания или атаки иммунитета. Устройство сибирских специалистов крепится на сосудисто-нервном пучке без его повреждения и дает возможность изучать совместимость организма и биоматериалов прямо внутри тела.
Проект признали одним из лучших по итогам всех акселераторов Национальной технологической инициативы (НТИ), проходивших в России в этом году. Работа проводилась на кафедре анатомии человека, морфологии и общей патологии в лаборатории клеточных и микрофлюидных технологий СибГМУ при содействии Томского политехнического университета (ТПУ).
BioVasc вырос из диссертации старшего преподавателя кафедры анатомии человека с курсом топографической анатомии и оперативной хирургии Екатерины Марзоль под руководством профессоров Игоря Хлусова и Марины Дворниченко.
Капсулу создали из поликапролактона — биосовместимого полимера. Она крепится на крупном сосудисто-нервном пучке, не повреждая его. Это позволяет тестировать клетки или новые материалы непосредственно в теле — при этом они постоянно получают питание за счет естественного кровотока.
Таким образом, у ученых есть возможность проверять биосовместимость новых полимеров, гидрогелей, керамики или композитов в условиях, максимально приближенных к реальным. Исследователь может оценить, как организм реагирует на материал, не создавая сложных лабораторных установок и не рискуя гибелью клеток из-за отсутствия питания. Это важно на доклиническом этапе, когда результаты опытов в пробирке нужно дополнить данными из живой системы.
«Проект BioVasc — это не просто научная разработка, а готовый продукт для исследователей. Мы предлагаем стерильные капсулы в индивидуальной упаковке и протокол доклинического исследования. В капсулу ученые и разработчики могут поместить любой новый материал, биоинженерную конструкцию и сразу провести первичную проверку на биосовместимость. Главная инженерная задача, которую нам удалось решить, — объединить в одном устройстве две противоположные функции: надежную защиту клеточного материала от иммунной системы и его непрерывное питание», — отметила автор проекта.
По ее словам, ранее эти задачи решались по отдельности. Но если материал изолировали от иммунитета, то он погибал без питания, а если обеспечивали питанием, но не защищали, то его атаковала иммунная система, и это делало эксперимент невоспроизводимым.
«BioVasc впервые предлагает комплексное решение — прямых аналогов в мире у этой разработки нет», — добавила Екатерина Марзоль.
Главное преимущество модели — высокая стабильность результатов. Разброс данных в экспериментах с новой капсулой составляет 20–30%, тогда как в аналогах он часто превышает 50%. Это означает, что показатели, полученные с BioVasc, предсказуемые и воспроизводимые. Для доклинических исследований это критически важно, так как высокая вариативность показателей — главный барьер на пути от лабораторного открытия к клиническому применению. Низкие колебания показателей в BioVasc дают ученым уверенность в достоверности полученной информации и заметно сокращают число повторных экспериментов.
«Победа на внешней экспертизе НТИ и попадание в ТОП‑10 акселераторов страны — это не только признание научной новизны, но и подтверждение востребованности разработки для всей индустрии доклинических исследований, — подчеркнула автор проекта. — Проект BioVasc стал продуктовым решением, с которым мы пришли в акселератор. Эта победа еще раз доказывает значимость фундаментальных исследований и необходимость новых подходов, направленных на повышение точности результатов, снижение разброса показателей и приближение условий испытаний к организму человека».
В итоге BioVasc может стать уникальным инструментом, который позволит решить ключевые проблемы доклинических исследований — от воспроизводимости экспериментов до разработки новых моделей болезней, например, фиброза печени. Следующим шагом команды станет масштабирование результатов, полученных на биологических моделях, и переход к более сложным системам, максимально приближенным к клиническим условиям — без потери стабильности и воспроизводимости. Это станет фундаментом для внедрения BioVasc в полномасштабные исследования и выхода на рынок.
В создании мембран для капсулы участвовали специалисты из ТПУ. Это междисциплинарное взаимодействие стало примером эффективной синергии фундаментальной медицины и прикладной инженерии — именно такое объединение компетенций сегодня определяет передовой уровень научных разработок томской медицинской школы.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
