Original Material
Матрица для трансплантолога
Искусственная печень впервые выращена в лаборатории из стволовых клеток
Во вполне обозримом будущем может произойти прорыв в трансплантологии. Ученые впервые сумели вырастить в лаборатории печень и тем самым подарили надежду миллионам больных.Если о сроках создания пригодной для пересадки печени пока говорить рано, ремонт поврежденного органа, используя искусственно выращенные фрагменты ткани, -- дело ближайшего будущего.
Пересадка печени сейчас уже освоенная во многих странах технология. Один из минусов -- нехватка донорских органов. Именно поэтому такое развитие в последнее время получили тканевая инженерия и регенеративная медицина. Однако пока все попытки создать с ноля искусственные внутренние органы не дали результата. Следует иметь в виду, что печень относится к числу очень сложных для выращивания органов, потому что каждая клетка в ней представляет собой отдельную метаболическую фабрику, требующую ежесекундного прямого контакта с кровеносной системой. Эксперименты по выращиванию печени важны еще и потому, что из-за поражения печени на планете погибает больше людей, чем от диабета и дорожно-транспортных происшествий вместе взятых.
Ученые из центра инженерии в медицине при Массачусетской больнице, сообщает журнал Nature Medicine, разработали технологию, состоящую всего лишь из двух главных этапов. На первом этапе из поврежденной донорской печени создают каркас-матрицу, а на втором -- «засеивают» его здоровыми клетками печени, полученными из стволовых клеток, которые, в свою очередь, взяты из кожи пациента. Поскольку фактически такая печень состоит из собственных клеток больного, отсутствует опасность отторжения, что нередко случается с донорскими органами.
Новая методика основывается на экспериментах 2008 года, в ходе которых ученые из университета Миннесоты довольно успешно пытались заменить у крыс больные сердца здоровыми, выращенными в лаборатории. Однако техника массачусетских медиков является значительным шагом вперед. Так как ткань, из которой состоит печень, на порядок деликатнее и сложнее сердечной, во многом состоящей из мышц, разработан более щадящий способ создания структурной матрицы. После погружения печени в сильный детергент (очиститель) она превращается в каркас-матрицу с нетронутыми кровеносными сосудами, состоящий в основном из похожей на коллаген соединительной ткани.
После полного удаления аборигенных клеток начинается процесс заселения матрицы новыми «жильцами». Ученые за четыре раза с интервалом в десять минут ввели в каркас-матрицу до 200 млн здоровых клеток, которые распределялись по каркасу.
При этом вновь образованные клетки без проблем подсоединялись к кровеносной системе. Благодаря нетронутым сосудам матрица сохраняет очень сложную систему биохимических и иных сигналов, которую крайне трудно повторить в синтетической печени.
Еще одно ноу-хау разработанной в Массачусетсе методики заключается в том, что в каркас-матрицу вводятся гепатоциты, очень важные клетки паренхимы печени человека и животных. Они составляют 60--80% массы всей печени и выполняют множество очень важных функций: участвуют в синтезе и хранении белков, трансформации углеводов, синтезе холестерина, желчных солей и фосфолипидов, детоксификации, а также вызывают процесс желчеобразования.
Построенная печень прожила в лабораторных условиях до десяти суток. Опыты показывают, что она способна разрушать токсины не менее эффективно, чем естественная печень. Впервые в истории медицины крысам была успешно пересажена выращенная в лабораторных условиях печень, которая вполне удовлетворительно проработала несколько часов.
Трудно переоценить всю важность исследований ученых центра инженерии в медицине при Массачусетской больнице. До сих пор множество донорских печеней, по тем или иным причинам не подходящих для пересадки больным, уничтожается. Только в Америке ежегодно пропадает свыше четверти миллиона «бракованных» донорских печеней, которые со временем могли бы спасти десятки тысяч жизней.
Исследования находятся на раннем этапе. На пути внедрения новой технологии ученым предстоит решить много проблем, прежде чем можно будет приступить к испытаниям методики на человеке, -- например, создать слой эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды.