Разработка и совершенствование методик выращивания органов способны полностью решить проблему нехватки донорских органов для трансплантации. На сегодня наиболее известные методы – это выращивание органов на основе чужеродного «каркаса» с использованием собственных клеток пациентов, а также биопринтинг.
Регенеративная медицина: выращивание органов.
Пересадка трахеи, выращенной из стволовых клеток пациентки.
В Испании проведена первая в мире операция по пересадке человеку трахеи, очищенной от антигенов донорских клеток (1). На первом этапе на основе 7-сантиметрового участка трахеи донора ученые из Университета Падуи (Италия) получили тканевой каркас, состоящий из коллагена. Одновременно была подготовлена культура клеток, выращенных из эпителия бронхов самой пациентки. Для получения хондроцитов – клеток хрящевой ткани – специалисты из университета Бристоля использовали стволовые клетки, взятые из костного мозга пациентки.
На следующем этапе готовый соединительнотканный каркас изнутри покрыли клетками эпителия бронхов, а снаружи – клетками хрящевой ткани, после чего поместили орган в биореактор в Университете Милана. Спустя 96 часов эпителиальные клетки и хондроциты «срослись» с каркасом, и в ходе операции под руководством Паоло Макьярини из Госпитальклиники Барселоны пациентке удалили левый главный бронх, заменив его на трансплантат. Левое легкое сразу же начало выполнять свои функции и успешно функционирует без использования иммунодепрессантов.
Создание искусственного мочевого пузыря.
Доктор Энтони Атала и его коллеги из Института Регенеративной Медицины Уэйк Форест первыми в мире вырастили орган в лаборатории, мочевой пузырь, созданный инженерными методами (2). Ученым удалось разработать методику выделения клеток-предшественников и последующего выращивания из них отдельных слоев, в которых преобладали либо мышечные, либо эпителиальные клетки. Затем отдельные слои совмещались. Искусственно выращенный имплантат прикреплялся к мочевому пузырю пациентов, начиная с 1998 года. В течение нескольких лет, прошедших после операций, медики наблюдали постепенное улучшение состояния больных. В настоящее время ученые работают над методикой аналогичного выращивания 22 типов тканей, включая кровеносные сосуды, клетки почек и трахеи.
Биопринтинг кровеносных сосудов и нервной ткани.
Профессор Габор Форгач и его лаборатория в университете Миссури в рамках проекта Organ Printing создали функциональные кровеносные сосуды, кусочки сердечной ткани и даже нервы при помощи трёхмерного биопринтера, заправляемого «чернилами », насыщенными клетками (3). Он по командам компьютера и выстраивает нужную «конструкцию» слой за слоем. Во всех других экспериментах по выращиванию даже простой сердечной заплатки необходимо сначала создать «монтажный каркас», который задавал бы форму будущего органа или трансплантата. Преимущество нового метода в том, что такая основа вообще не требуется – форму сосуда, кусочка печени или сердечной мышцы задаёт компьютерная программа, контролирующая принтер.
Исследователи:
Паоло Макьярини Paolo Macchiarini Госпиталь-Клиника, Барселона, Испания (Hospital Clinic, Barselona, Spain)
Энтони Атала Anthony Atala Медицинский центр университета Уэйк Форест, США (Wake Forest University Medical Center, USA)
Габор Форгач Gabor Forgacs Университет Миссури, США (University of Missouri - Columbia, USA)
Публикации:
1 Macchiarini P. et.al., “Clinical transplantation of a tissue-engineered airway”, Lancet, 2008
2 Atala et.al. «Tissue-engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty», Lancet, 2006
3 Forgacs et.al., “Tissue Engineering by Self- Assembly of Cells Printed into Topologically Defined Structures”, Tissue Engineering, 2008
| → > |
|---|
