Тканевая инженерия: отрастить новое легкое можно за 21 день

Эмбриональные стволовые клетки могут превращаться практически в любые ткани, но требуют сложных технологий дифференциации в определенный тип клеток, а также матриц для формирования трехмерной структуры. С этой точки зрения вырастить работоспособную легочную ткань со структурированными паренхимами (комплекс бронхиол и альвеол), сосудистой, лимфатической и нервной системами представляется невероятно сложной задачей. Поэтому успех американских ученых называют настоящим прорывом в тканевой инженерии. Они испытывали различные типы матриц и выяснили, что ацелюлярная (бесклеточная) биологическая матрица легких крыс больше всего подходит для дифференциации стволовых клеток. Исследователи наблюдали улучшение ретенции (удержания) клеток, заселение ими матрицы, а главное - произошла дифференциация в различные типы клеток, присутствующие в здоровых легких. Также появились признаки того, что клетки формируют трехмерные структуры, характерные для комплекса легочных тканей, и производят необходимые для функционирования легких химические сигналы и факторы роста. На 21-й день эксперимента легкое было способно функционировать.

Микрохирург Тай И (Tai Yi) начинает процедуру трансплантации: он заменяет у крысы "родной" орган на искуственно выращенный

Одна из основ технологии – ацелюлярная матрица для формирования структуры ткани. Обычно матрицы представляют собой сетки, трубки или другие твердые структуры, которые зачастую вызывают отторжение и повреждение выращиваемой ткани. В случае с легким создание такой структуры невозможно и применяется биологический "каркас" легкого от мертвого донора с удаленными функциональными клетками. В июне ученые из Йельского университета уже выращивали легкое крысы похожим способом и даже осуществили его успешную пересадку. Коллагеновый "каркас" легких был взят у мертвой крысы. Он не вызывает отторжения, так как идентичен по составу у каждой отдельной особи одного вида. Но клетки, которыми засевают "каркас" надо брать у живого организма, причем именно у реципиента, иначе будет отторжение. В клинических условиях это не всегда возможно – ткани реципиента могут быть поражены болезнью, а ведь еще требуется длительное время для выращивания нового легкого в биореакторе. Нынешняя работа американских ученых подтвердила возможность использования эмбриональных стволовых клеток. Это, возможно, позволит создать банки выращенных искусственно органов, которые можно в кратчайшие сроки пересаживать любому человеку с минимальным риском отторжения.

Открытие имеет огромнейшее практическое значение. Ежегодно в США умирают от легочных заболеваний более 400 тыс. человек. Хронические обструктивные болезни занимают в мире четвертое место среди причин смерти и находятся среди наиболее распространенных причин инвалидности и нетрудоспособности. По заключению экспертов ВОЗ ими болеют более 5% взрослого населения и более 10% детей. Основные причины этих заболеваний: курение, неблагоприятная экологическая обстановка, работа на вредном производстве. Усугубляет ситуацию и неспособность легких регенерировать на уровне паренхим и высокий процент отторжения донорских органов дыхания. К сожалению, наблюдается устойчивый рост таких заболеваний и, поскольку вряд ли люди согласятся проводить по 12 часов в день в респираторе, пересадка легочной ткани, возможно, в ближайшее время станет единственным их спасением.

Кроме того, успешное выращивание такой сложной ткани, как легочная, демонстрирует, что тканевая инженерия выходит на новый этап своего развития и может действительно стать панацеей.