Исследователи из политехнического института Ренсселера разработали способ трехмерной печати живой кожи с кровеносными сосудами. Достижения, опубликованные сегодня в Интернете в Tissue Engineering Part A, являются значительным шагом на пути к созданию трансплантатов, которые больше похожи на кожу, которую наше тело производит естественным образом.
"Прямо сейчас все, что доступно в качестве клинического продукта, больше похоже на модный лейкопластырь," сказал Панкадж Каранде, доцент кафедры химической и биологической инженерии и член Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований (CBIS), который руководил этим исследованием в Rensselaer. "Он обеспечивает некоторое ускоренное заживление ран, но со временем просто отваливается; он никогда не интегрируется с клетками-хозяевами."
Существенным препятствием для такой интеграции было отсутствие функционирующей сосудистой системы в кожных трансплантатах.
Каранде работал над этой проблемой в течение нескольких лет, ранее опубликовав одну из первых статей, показывающих, что исследователи могут взять два типа живых клеток человека и превратить их в "био-чернила," и распечатать их в виде структуры, похожей на кожу. С тех пор он и его команда работали с исследователями из Йельской школы медицины над исследованием сосудистой сети.
В этой статье исследователи показывают, что если они добавляют ключевые элементы, в том числе эндотелиальные клетки человека, выстилающие внутреннюю часть кровеносных сосудов, и клетки перицита человека, которые обвивают эндотелиальные клетки, – с животным коллагеном и другими структурными клетками, которые обычно встречаются в кожный трансплантат, клетки начинают общаться и формировать биологически значимую сосудистую структуру в течение нескольких недель. Вы можете посмотреть, как Каранде объясняет это развитие здесь.
"Как инженеры, работающие над воссозданием биологии, мы всегда ценили и осознавали тот факт, что биология намного сложнее, чем простые системы, которые мы создаем в лаборатории," Каранде сказал. "Мы были приятно удивлены, обнаружив, что, когда мы начинаем приближаться к этой сложности, биология берет верх и начинает становиться все ближе и ближе к тому, что существует в природе."
После того, как команда Йельского университета привила его к особому типу мыши, сосуды кожи, напечатанные командой Ренсселера, начали общаться и соединяться с собственными сосудами мыши.
"Это чрезвычайно важно, потому что мы знаем, что на самом деле происходит передача крови и питательных веществ к трансплантату, что поддерживает трансплантат живым," Каранде сказал.
Чтобы сделать это возможным на клиническом уровне, исследователи должны иметь возможность редактировать донорские клетки, используя что-то вроде технологии CRISPR, чтобы сосуды могли интегрироваться и приниматься организмом пациента.
"Мы еще не на этом этапе, но мы на шаг ближе," Каранде сказал.
"Это важное событие подчеркивает огромный потенциал трехмерной биопечати в точной медицине, где решения могут быть адаптированы к конкретным ситуациям и, в конечном итоге, к индивидуальным потребностям," сказал Дипак Вашишт, директор CBIS. "Это прекрасный пример того, как инженеры Rensselaer решают проблемы, связанные со здоровьем человека."
Каранде сказал, что необходимо будет проделать дополнительную работу для решения проблем, связанных с ожоговыми пациентами, включая потерю нервных и сосудистых окончаний. Но трансплантаты, созданные его командой, приближают исследователей к помощи людям с более дискретными проблемами, такими как диабет или пролежни.
"Для таких пациентов это было бы идеально, потому что язвы обычно появляются на разных участках тела и их можно лечить с помощью более мелких кусочков кожи," Каранде сказал. "У пациентов с диабетом заживление ран обычно занимает больше времени, и это также может помочь ускорить этот процесс."