Концепция тканевого инжиниринга проста – выращивать стволовые клетки пациента в лаборатории, помещать их на специальный каркас и создавать таким путем готовый искусственный орган.
Но пока преимуществами этой технологии воспользовались немногие.
Когда мы увидим массовое производство искусственных органов, и в чем их польза?
На страницах Medbe.ru Вы почти каждый день читаете о революционных технологиях, которые сулят исцеление миллионам людей. Но отрезвляющая реальность зачастую разбивает иллюзии, напоминая о необходимости многолетних исследований и миллиардных вложений.
Искусственный кишечник как пример успеха
Для пациентов с тяжелыми гастроэнтерологическими заболеваниями уже создаются новые решения, такие как искусственный кишечник.
Современная медицина не отвечает потребностям таких людей.
Возьмем, к примеру, детей с врожденным синдромом короткой кишки. Ежегодно в США на 100 тысяч новорожденных появляется 25 детей с этим диагнозом. Сегодня они обречены на пожизненные проблемы со здоровьем.
Синдром короткой кишки (СКК) может быть результатом хирургической операции по поводу рака кишечника, болезни Крона или неспецифического язвенного колита, травм брюшной полости.
Есть и другая, более распространенная проблема. Недержание кала в результате дисфункции анального сфинктера. Пожилой возраст, оперативные вмешательства, роды – все это чревато повреждением сфинктера. По данным американских врачей, до 26% женщин жалуются на недержание кала той или иной степени после вагинального родоразрешения.
Для решения этих проблем исследовательская команда Института регенеративной медицины Уэйк Форест (Северная Каролина) разрабатывает совершенно новую технологию замены кишечника и анального сфинктера.
Но каковы шансы, что новая терапия появится в клинической практике, и когда произойдет это долгожданное событие?
Возможности тканевого инжиниринга
«Наша цель – использовать собственные клетки пациентов для создания полноценных органов для трансплантации. В том числе при лечении разрушительных последствий заболеваний кишечника», — говорит доктор Халил Битар (Khalil N Bitar), профессор регенеративной медицины.
Тонкий кишечник человека – сложный орган. Он состоит из мышечных клеток, которые необходимы для сокращения и продвижения пищи. Эти клетки нужно не просто вырастить, а расположить в правильном порядке, чтобы не нарушить перистальтику. К ним придется «подключить» нервы, управляющие мышечными сокращениями.
В анальном сфинктере мышечные и нервные клетки также работают в слаженном дуэте. Именно это представляет наибольшую сложность для современного тканевого инжиниринга. Вырастить простую оболочку не проблема, а вот работающую мышечную ткань…
Команда доктора Битара потратила годы на разработку высокоточного метода выращивания гладкомышечных клеток в строгом порядке, соединяя их с культурой нервных клеток несколькими днями позже.
В последнем номере журнала Tissue Engineering Part C Methods ученые рассказали, как перенесли эти клеточные культуры на полые трубки (каркас), впервые создав структуру, напоминающую тонкий кишечник.
Трубки были имплантированы крысам на 4 недели, чтобы вырастить сосудистую сеть и позволить органу прижиться. После восстановительного периода новый искусственный кишечник продолжал работать неделями. За короткий период трубка колонизировалась эпителиальными клетками, образовавшими настоящую слизистую оболочку, на 100% функциональную.
Ученые отметили, что в новом органе шел процесс переваривания пищи, а гладкомышечные волокна успешно поддерживали перистальтику.
«Главной трудностью было правильное построение нервной и мышечной ткани, способной продвигать пищу. Судя по результатам, искусственный кишечник может служить адекватной заменой удаленному органу», — сообщает доктор Битар в своей статье.
Теперь ученые намерены перейти к испытаниям на крупных животных.
Недавно журнал Stem Cells Translational Medicine сообщал о возможностях тканевого инжиниринга при создании искусственного анального сфинктера. Авторам проекта удавалось вырастить и пересадить полностью функциональный сфинктер, работавший до 10 лет. Правда, пока достижения ограничиваются экспериментами на крупных животных (кроликах).
Но результаты внушают оптимизм: уже через 3 месяца после операции сфинктер начинает полноценно функционировать, а недержание кала полностью устраняется.
Ведутся и более длительные исследования. Группа профессора Битара – далеко не единственные ученые, работающие в данной области.
Клетки и каркасы
Трейси Грикшейт (Tracy Grikscheit), профессор хирургии из Научного института Сабан при Детской больнице Лос-Анджелеса, применила смесь клеток кишечника для колонизации искусственного органа. Ее подход отличается от идеи Битара наличием эпителиальных клеток.
По словам Грикшейт, данная технология обеспечивает более развитый эпителиальный (слизистый) слой искусственного кишечника и отличную функциональность нового органа. Проверено на мышах и крысах.
Другой исследователь, профессор хирургии и биоинжиниринга Джеймс Данн (James Dunn) из Стэнфорда, разработал метод быстрого распространения стволовых клеток кишечника. Долгосрочная цель проекта – массовое выращивание клеток для лечения хронических заболеваний.
Левилестер Сальседо (Levilester Salcedo) и его коллега Массарат Зучи (Massarat Zutshi) из Клиники Кливленда в Огайо успешно применили инъекции стволовых клеток костного мозга, улучшив функции поврежденного анального сфинктера у крыс на 25%.
Прогресс очевиден. Вопрос в том, когда больные увидят результат.
Перспективы искусственных органов
Если технические барьеры на пути тканевого инжиниринга можно со временем преодолеть, то есть другое препятствие. Доктор Битар в интервью Medical News Today рассказал, что испытания искусственного кишечника на крупных животных получаются весьма дорогостоящими.
«Нам очень трудно найти финансирование для таких проектов. Но при адекватном финансировании можно уже за пару лет перейти к клиническим испытаниям на людях и внедрить технологию», — сетует Битар.
Финансирование медицины недавно стало поводом для скандала в американской прессе. Бюджет Национальных институтов здравоохранения США в 2018 году будет урезан с $31,8 миллиарда до $26 миллиардов. В первую очередь сокращение коснется научных разработок.
Тем не менее, ученые продолжают работать над уникальной технологией.
А больным по всему миру остается верить в светлое будущее.