Просмотров: 385

Искусственные органы: реальность или далекое будущее?

Концепция тканевой инженерии проста: выращивание в лаборатории стволовых клеток пациента, добавление их к клеточному каркасу, и выращенный в лаборатории орган готов.

Но до пациентов технологии так и не дошли. Будет ли такая возможность в будущем?

Научные исследования часто воспринимаются как введение новых, прорывных методов лечения пациентам. Но суровая реальность заключается в том, что предстоит долгий путь, чтобы открытие в лаборатории переросло в жизнеспособный эффективный метод.

Пациентам с тяжелыми желудочно-кишечными заболеваниями необходимы новые методы лечения. Текущие медицинские процедуры омрачены проблемами.

И такие осложнения затрагивают многих людей. Например, у детей с синдромом короткой кишки тонкая кишка слишком короткая и неспособна должным образом поглощать питательные вещества. Данное заболевание диагностируется у 25 из 100 000 новорожденных каждый год.

Синдром короткой кишки возникает, когда часть кишечника должна быть удалена из-за рака или других заболеваний.

Кроме того, когда анальный сфинктер повреждается во время родов, в результате хирургической операции или старости — у пациентов наблюдается фекальное недержание. Сообщается, что у 26% женщин развивается фекальное недержание после вагинальных родов.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа из Института по восстановительной медицине Уэйк-Форест в Уинстоне-Салеме, штат Северная Каролина, разрабатывает новые методы лечения как травм анального сфинктера, так и синдрома короткой кишки.

Но какова вероятность того, что новыми методами лечения когда-нибудь смогут воспользоваться пациенты, многие из которых остро нуждаются в улучшенных вариантах лечения?

Тканевая инженерия

Халил Н. Битар, доктор философии, профессор регенеративной медицины, объясняет подход команды, заявляя: «Наша цель — использовать клетки пациента для разработки замещающей ткани в лабораторных условиях».
Мышечные клетки тонкого кишечника сокращаются и продвигают пищу. Клетки должны работать с точной синхронизацией. Нервы необходимы для стимуляции мышечных клеток.

В сфинктере мышцы и нервные клетки должны работать совместно. Обеспечение этого сотрудничества между разными типами клеток является одной из самых больших проблем в тканевой инженерии. Клетки естественным образом растут и функционирую в организме, но в лаборатории они выращены изолированно.

Команда доктора Битара уже много лет разрабатывает метод, который позволит вырастить мышечные клетки, которые точно выровнены в одном направлении, и смогут соединиться с нервными клетками, когда добавляются через несколько дней.

Недавно было опубликована статья в Tissue Engineering Part C: Methods о новом исследовании.

Ученые перенесли два типа клеток на маленькие полые трубки, являющейся каркасом тонкой кишки.

Затем трубки имплантировали в нижнюю часть брюшной полости мышей на 4 недели, чтобы кровеносные сосуды успели проникнуть в структуру. После этой фазы акклиматизации трубки были прикреплены к тонкому кишечнику крыс на 6 недель.

Важно отметить, что после этого периода эпителиальные клетки кишечника необходимые для поглощения питательных веществ из пищи, начали мигрировать в трубку.

Также в трубках была обнаружена пища. Это указало на то, что происходит пищеварение, и что эта пища активно перемещается по трубкам.

«Основная проблема в восстановлении тканей кишечника в лаборатории заключается в обеспечении синхронизации гладких мышц и нервных клеток в кишечной ткани, которые перемещают переваренный пищевой материал через желудочно-кишечный тракт», — объясняет д-р Битар.

«Наши результаты показывают, что искусственный кишечник человека может обеспечить жизнеспособное удлинение кишечника у пациентов с желудочно-кишечными расстройствами или пациентов, которые утратили часть своего кишечника из-за рака», — Халил Н. Битар, к.т.н.

В настоящее время команда планирует протестировать трубки на более крупной модели животных.

Что в будущем?

Фактически, большинство областей тканевой инженерии страдают от проблемы масштаба. Несмотря на то, что терапия может очень хорошо работать у мелких грызунов, сделать гораздо более крупные конструкции — например, для восстановления участка тонкой кишки у человека — намного сложнее.

Проверка эффективности трансплантации тонкой кишки на более крупных животных является дорогостоящим процессом. Поэтому еще одни тормозящим фактор является финансирование.

Однако ясно, что пациенты крайне нуждаются в новых методах лечения. И финансирование исследований — ключ к превращению этих идей в реальность.

Перевод