В лаборатории выращена почка

Специалисты в сфере регенеративной медицины из Баптистского Медицинского Центра Уэйк Форест (Wake Forest Baptist Medical Center, США) совершили прорыв в области воссоздания искусственной почки в лабораторных условиях. Ученые создали каркас будущего органа, удалив клетки из почки свиньи и сохранив ее естественный «остов». Заселение полученного каркаса аутологичными клетками больного, нуждающегося в пересадке почек, с одной стороны, позволит решить остро стоящую проблему нехватки донорских органов, а с другой стороны – проблему отторжения трансплантатов. С результатами исследования уже можно ознакомиться он-лайн, и они скоро будут опубликованы в журнале Annals of Surgery.

Благодаря развитию регенеративной медицины в лабораторных условиях уже можно воссоздать кожу, хрящ, мочевой пузырь, мочеточник, трахею и кровеносные сосуды, а затем успешно трансплантировать их пациентам. Положительные результаты при проведении подобных вмешательств обусловлены тем, что такие тканеинженерные органы до того момента, пока в них не возникнет собственный кровоток, получают кислород и питательные вещества из соседних тканей, богатых кровеносными сосудами.

Однако воссоздать органы, имеющие более сложно устроенную анатомическую структуру, какой, например, обладают почки, печень, сердце и поджелудочная железа, гораздо труднее. Эти органы характеризуются высокой клеточной плотностью, и для обеспечения их жизнеспособности после трансплантации они должны иметь собственный источник поступления кислорода. Необходимость получения каркаса органа, в котором полностью сохранена сосудистая система, является основной причиной исследований по удалению клеток из донорских органов и замены их аутологичными клетками пациента.

Ученые используют каркасы органов грызунов и свиней для того, чтобы вырастить функционирующие сердце, печень, легкие и кишечник. В лабораторных условиях каркасы органов животных заселяют специфическими для данного органа типами клеток. Полученные «органоподобные» структуры способны выполнять некоторые функции, присущие настоящим органам.

Идея использования в терапевтических целях органов, полученных от свиней, не является новой. Например, уже более трех десятилетий для замещения клапанов сердца человека успешно применяются клапаны сердец свиней, лишенные клеток. Схожесть структуры и размеров почек человека и свиньи послужили основной причиной, по которой в качестве источника получения каркаса будущего органа ученые выбрали именно этих животных. Проведенное исследование стало одним из первых, оценивающих возможность использования целой почки свиньи для реконструкции трансплантируемого органа.

Проект пока находится в зачаточном состоянии, но его воплощение в жизнь позволит решить остро стоящую проблему нехватки донорских органов. Так, в США вероятность получения трансплантата почек в течение пяти лет после включения пациента в лист ожидания составляет менее 35%. В конце августа 2011 г. донорскую почку ожидали около 90 тыс. американцев.

«В связи с острой нехваткой донорских органов важно найти новые источники органов для трансплантации, - рассказывает один из авторов исследования доктор Джузеппе Орландо (Giuseppe Orlando), преподаватель хирургии и регенеративной медицины из Баптистского Медицинского Центра Уэйк Форест. - Эти почки сохраняют свою нативную трехмерную архитектуру, точно также как и сосудистую систему, и могут представлять собой идеальную основу для воссоздания почек человека».

Для удаления всех клеток из почек свиней и сохранения их «остова», включая систему кровеносных сосудов, органы промывались в детергенте. При этом исследователям удалось сохранить структуру функциональной единицы почек, называемую нефроном. Каркасы почек имплантировались животным, где они повторно наполнялись кровью, сохраняя нормальное кровяное давление. Это доказывает, что процесс удаления клеток не повлиял на механическую прочность сосудов.

«Прежде чем эта система будет использована для воссоздания почек, предназначенных для трансплантации, предстоит преодолеть многие трудности, включая проблему образования тромбов в сосудах», - объясняет доктор Энтони Атала (Anthony Atala), один из соавторов нового исследования, директор Института Регенеративной Медицины Уэйк Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine). Он подчеркнул, что почки – очень сложный орган, состоящий как минимум из 22 разных типов клеток.

Ученые считают, что сохранение структуры нефрона позволит повторно заселить почки клетками. Они полагают, что новые клетки, заселенные в каркас органа, смогут распознать свою естественную нишу с помощью физических и химических сигналов, производимых самим каркасом органа.

Исследование было проведено при финансовой помощи исследовательского центра Telemedicine & Advanced Technology Research Center.

По материалам Wake Forest Baptist Medical Center

Оригинальная статья:
Giuseppe Orlando, Alan C. Farney, Samy S. Iskandar, Sayed-Hadi Mirmalek-Sani, David C. Sullivan, Emma Moran, Tamer AbouShwareb, Paolo De Coppi, Kathryn J. Wood, Robert J. Stratta, Anthony Atala, James J. Yoo, Shay Soker. Production and Implantation of Renal Extracellular Matrix Scaffolds From Porcine Kidneys as a Platform for Renal Bioengineering Investigations. Annals of Surgery, 2012; : 1 DOI: 10.1097/SLA.0b013e31825a02ab