Потеря конечности — это тяжёлая травма, которая сложно переживается пациентом как физически, так и морально, не говоря о серьёзном, а иногда и катастрофическом, ухудшении качества жизни.
Существующие механические и бионические протезы технически очень сложны, но способны заменить физиологическую функцию лишь частично. Их внешний вид тоже пока далёк от естественного.
Что касается биологической альтернативы, то на данный момент во всём мире проведено всего около 70 трансплантаций человеческих рук. И хотя результаты этих операций оцениваются как благоприятные, пациенты будут вынуждены всю жизнь принимать подавляющие иммунитет лекарства, чтобы тело не отвергло чужеродный орган.
Вполне возможно, что в скором времени лучшим решением проблемы утери конечности станут биоискусственные органы, созданием которых занимается в том числе и команда специалистов из Массачусетской больницы общего профиля в Бостоне (MGH).
Учёные разработали технологию создания органов, пригодных для трансплантации на основе нативного внеклеточного матрикса и клеток, полученных от конкретного пациента.
Матрикс представляет собой своеобразный биологический каркас, состоящий в основном из коллагена, который был получен из донорского органа после “смытия” специальным средством всех его собственных клеток.
На втором этапе эти “строительные леса”, которые полностью сохраняют архитектуру исходного органа, в специальном биореакторе заселяются новыми клетками, полученными от пациента, нуждающегося в пересадке. Таким образом решается проблема принятия трансплантата иммунной системой, ведь в итоге создаётся практически собственный орган конкретного организма.
По описанной технологии в лаборатории уже были построены сердце, лёгкие, печень и почки животных, и вот теперь пришло время для более сложных тканей, из которых состоят конечности. Доктор Харальд Отт (Harald Ott) и его команда впервые в мире взялись за воссоздание передней конечности крысы, а именно её мышечной и сосудистой ткани, о чём они сообщают в статье, опубликованной в издании Biomaterials.
Первая стадия эксперимента — удаление старых клеток, заняла неделю. На протяжении этого времени исследователи выращивали культуры новых мышечных и сосудистых клеток “в пробирке”. После этого будущую конечность поместили в биореактор, где создавали искусственную систему кровообращения для питания тканей.
Для восстановления сосудистой системы в коллагеновую структуру главной артерии конечности учёные вводили эндотелиальные клетки. Мышечные клетки, в том числе и миобласты, помещали непосредственно в матричные оболочки, которые определяют расположение каждого тяжа.
Через 5 дней после пересадки клеток медики использовали электростимуляцию, что способствовало лучшему формированию мышц. Через две недели будущие трансплантаты достали из биореактора.
Последующий анализ подтвердил присутствие сосудистых клеток вдоль стенок кровеносных сосудов и мышечных клеток, заполняющих соответствующие волокна по всей коллагеновой матрице.
Дальнейшее тестирование функциональности биоискусственной конечности показало соответствие аналогичным свойствам у новорождённых животных на 80 процентов. А после пересадки готовой конечности крысе, её сосуды быстро наполнились кровью и стали частью системы кровообращения.
В официальном пресс-релизе MGH сообщается, что исследователи успешно удалили старые клетки из предплечья бабуина, чтобы продемонстрировать целесообразность использования такой технологии в объёме, сопоставимом с потребностью человека. Но на создание полноценной руки, которую можно было бы пересадить реальному пациенту, может уйти ещё как минимум 10 лет.
Теперь на повестке дня у учёных поиск способов выращивания костной, хрящевой и соединительной ткани в “строительных лесах”.
Что же касается нервных волокон, то есть предположение, что проблема может в конечном итоге решиться сама собой. По словам Отта, в практике трансплантации конечностей нервы прорастают в трансплантат, обеспечивая и двигательную активность и ощущения.
Насколько это правило работает для выращенной в лаборатории конечности, исследователям ещё предстоит выяснить.
