Исследователи из Бостона предприняли первые шаги на пути развития «биоискусственной» замены конечностей, пригодных для трансплантации.
Более 1,5 млн. американцев – инвалиды по опорно-двигательному аппарату. Протезирование конечностей в значительной степени восстанавливает функции и внешний вид, но имеет множество ограничений. Некоторые больные за последние 20 лет получили трансплантаты от доноров, но данная процедура приводит к пожизненной иммуносупрессивной терапии.
Эта проблема может быть решена с помощью собственных клеток для регенерации тканей новой конечности – вместо того, чтобы полагаться на донора. Но пока не составлена подходящая матрица, на которой ученые смогут выращивать новые ткани.
«Составная природа наших конечностей делает построение функциональной замены биологически особенно сложной», — объясняет старший автор Харальд Отт (Harald Ott). «Конечности содержат мышцы, кости, хрящи, кровеносные сосуды, сухожилия, связки и нервы, каждый из которых должен быть перестроен и требует определенную несущую конструкцию под названием «матрица». Мы можем поддерживать матрицу из всех этих тканей в их естественной взаимосвязи друг с другом».
Ранее у животных доктору Отт с соавторами удавалось регенерировать почки, печень, сердце и легкие, используя раствор для прокладки живых клеток из донорского органа, которая затем переписывается с соответствующими бластными клетками.
Новое исследование представляет первое использование этой методики для инженерии биоискусственных конечностей, которая является более сложной.
У умерших крыс исследователи взяли клеточный материал от передних конечностей в течение 1 недели, но сохранившие первичные сосудистые сети и нервные матрицы. Этот материал создаст структуру композитных тканей, необходимых для конечности.
Эта матрица содержит мышечные и сосудистые клетки в биореакторе. Сосудистые клетки вводили в главную артерию конечности для регенерации вен и артерий. Прогениторные клетки, между тем, были введены в матрицу. Конечность стимулировали электричеством в течение 5 дней, чтобы развить мышечный пласт. После 2 недель конечности удаляли из биореактора. Исследователи обнаружили, что электрическая стимуляция вызывала сокращение новых мышечных волокон.
Когда передние конечности были пересажены крысе, кровь быстро начала циркулировать в новой конечности, и мышцы позволяли суставам сгибаться надлежащим образом.
Однако исследователи до сих пор сталкиваются с проблемой реинтеграции нервов в регенерированной конечности.
Далее ученые попытаются восстанавливать мышцы с использованием клеток человека и расширить процесс к костям, хрящам и соединительным тканям человека.
Подробнее в научной статье:
Jank, Bernhard J.; Xiong, Linjie; Moser, Philipp T.; Guyette, Jacques P.; Ren, Xi et al. (2015) Engineered composite tissue as a bioartificial limb graft // Biomaterials – vol. 61 – p. 246-256
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.