Команда под руководством исследователей из Центра инженерии в медицине при Массачусетской больнице общего профиля (MGH) разработала метод, который когда-нибудь может позволить вырастить трансплантируемую замещающую печень. В своем отчете, который будет опубликован в журнале Nature Medicine и скоро будет опубликован в Интернете, исследователи описывают использование структурной ткани печени крыс в качестве основы для роста ткани, регенерированной из клеток печени, введенных с помощью нового процесса повторного посева.
"Наличие детализированной микрососудистой сети печени в пределах биосовместимого природного каркаса является основным преимуществом для выращивания ткани печени в синтетической среде," говорит Басак Уйгун, доктор философии, научный сотрудник Центра инженерии в медицине MGH (MGH-CEM) и ведущий автор статьи. "Наша методика «децеллюляризации» органов оставляет сосудистую систему нетронутой, что способствует повторному заселению структурного матрикса и последующему выживанию и функционированию введенных клеток печени."
Трансплантация печени – единственное эффективное лечение печеночной недостаточности, но ее эффективность сильно ограничена нехваткой донорских органов. Каждый год в США умирают 4000 человек, которые могли выжить после трансплантации печени.S. Нехватка донорской печени и других органов является главной движущей силой развивающейся области тканевой инженерии и регенеративной медицины. Усилия по созданию тканей с нуля еще не приблизились к цели трансплантируемых замещающих органов, а замена печени, в которой каждая клетка является метаболической фабрикой, требующей постоянного прямого контакта с сосудистой системой, была особенно сложной задачей.
В текущем отчете описывается усовершенствованный подход к реинжинирингу замены крысиных сердец, о котором в 2008 году сообщили исследователи из Университета Миннесоты. Поскольку ткань печени намного более хрупкая, чем мышечная структура сердца, команда MGH-CEM разработала более щадящий способ вымывания живых клеток из структурной матрицы печени, которая в основном состоит из соединительной ткани, такой как коллаген. После удаления клеток сохранилась дольчатая структура печени и ее внеклеточный матрикс. Матрица, содержащая специфические биохимические сигналы и подсказки, которые будут направлять клетки печени к перемещению в нужное место и возобновлению функции – что довольно сложно воспроизвести с помощью синтетических методов – также поддерживает сложную сеть кровеносных сосудов органа.
Другой новый метод был использован для повторного введения гепатоцитов, клеток, которые выполняют большинство основных функций печени, в децеллюляризованный матрикс. Подход MGH-CEM фактически заставлял клетки проникать в сосудистую сеть и внедряться в матрикс, оставляя крупные сосуды чистыми для обеспечения необходимого кровоснабжения. Повторно заселенный матрикс показал нормальную функцию печени в течение 10 дней в культуре, а рецеллюляризованные трансплантаты были успешно подключены к циркуляции живых крыс с минимальным клеточным повреждением и нормальной функцией гепатоцитов.
"Насколько нам известно, трансплантируемый трансплантат печени никогда раньше не создавался в лабораторных условиях," объясняет Коркут Уйгун, доктор философии, MGH-CEM, старший автор статьи. "Несмотря на то, что это очень захватывающее и многообещающее исследование, это всего лишь экспериментальное исследование. Потребуется гораздо больше работы, чтобы сделать долговременные функциональные трансплантаты печени, которые действительно можно будет трансплантировать людям. Мы не смогли продержаться на крысах больше нескольких часов, но это отличное начало."
Мартин Ярмуш, доктор медицинских наук, директор MGH-CEM и соавтор исследования Nature Medicine, объясняет, что четверть миллиона донорских печенек, выбрасываемых ежегодно из-за того, что они не подходят для трансплантации, будут очевидным источником снабжения. для создания каркасов всего органа. "Существует большой потенциал для создания полноценных долей печени, содержащих клетки животных или человека, но сначала необходимо решить несколько сложных проблем, включая формирование слоя эндотелиальных клеток, чтобы выровнять кровеносные сосуды трансплантата," он говорит. "При достаточно тщательной работе этот подход может в конечном итоге произвести революцию в тканевой инженерии и предоставить реальные рабочие трансплантаты для печени и других сложных тканей." Ярмуш и Коркут Уйгун назначены преподавателями Гарвардской медицинской школы.