Вперше вирощена штучна кінцівка

Дослідник Генеральної лікарні Массачусетса створив штучну кінцівку щура. Отриманий зразок відповідає зовнішнім стимулам і має функціонувати судини. Результат виглядає як ампутована кінцівка трохи меншою, ніж людський пальчик, хоча вона фактично була створена штучно. Наступним може бути експеримент, що включає в себе грунтову кінцівку.

У світі багато людей з обмеженими можливостями. Є 2 млн. ампутацій в США самостійно. Сьогодні деякі проблеми можна вирішити протезуванням. Але вони виглядають неприродно і технологічно далеко від того, що автори кіберпанку сниться. Ще один варіант може стати пересадкою кінцівки. У цьому випадку основним недоліком є необхідність застосування імунодепресантів для решти життя - інакше організм відхиляє від зовнішньої вставки. Ліки, створені в лабораторії, не мають цих недоліків. В результаті міститься тільки клітинки одержувача. Вирощена кінцівка може виглядати і функціонувати так само, як і втрачена кінцівка, але не потребує імунітету.

Торакічний хірург Гаральд Отт займає тижні, щоб виростити стопу. Все її потребує, поки вона росте в спеціальному інкубаторі. Використовується методика децелюляції/рецепції (decel/recel). Метод складається з наступних кроків: орган мертвого донора очищається від клітин, від нього залишається тільки мертва основа інертного колагену та інших речовин. Потім скелет засмічений бажаними клітинами з тканин одержувача. У біореакторі тканини живлять і вирощують. Оскільки в отриманому органі відсутні донорські клітини, вона не буде відхилена імунною системою одержувача.



Децеляризація/рецепція не є повним створенням з нуля. Ця методика раніше була використана для вирощування органів з різним ступенем успіху. Відмінність лапи і відносно простих синтетичних сечових міхурів або трахеї є великим різноманіттям тканин: це судини, нервові закінчення, м'язи і кістки. У тканинах є різні структури та функції.

При цьому процес почався з мертвої кінцівки щура. Процес децелюляції відбувався так само, як і при вивченні внутрішніх органів. В судинну систему відмерлої передньої кінцівки введено спеціальний розчин для очищення. Зняти всі клітинні матеріали, залишаючи судинну мережу і нервову матрицю. Процес видалення решти клітин на тиждень. В результаті отримана безклітинна структура, яка подається в якості основи для різних тканин кінцівки.

Після цього скелет був розміщений в біореакторі. Система штучного кровообігу була підключена до колагенної артерії, забезпечуючи кінцівку поживними речовинами і киснем. Щоб зміцнити структуру судин для майбутнього навантаження, в них вводяться ендотелію людини. Отт змонтував структури стопи щура з клітинами одержувача. У порожнині колишньої структури м'язів вводять міобласти, клітини, які ростуть в м'язах. Після п'яти днів розвиток м'язової маси стимулювали електричними імпульсами. Займали 3 тижні для судин і м'язів, щоб виростити. Отт закінчив процес пересадки шкіри.




Б Яньк, Лабораторія Отта

Щоб перевірити продуктивність м'язів вирощеної стопи, дослідники використовували електричні імпульси. кінцівка може згинатися і розтягувати силою 80% м'язової сили новонародженого. Клітини були орієнтовані в правильному напрямку м'язових волокон. Підвищені кінцівки також долучилися до здорових щурів під наркозом. У цьому випадку продемонстровано успішний кровоплин. Не було ніяких випробувань для м'язових рухів або відторгнення тканин. В цілому було децелюлізовано близько 100 кінцівок щурів, більше половини були відновлені.

Ott відзначає, що є ще багато роботи для дослідників. В кінцівці необхідно надати кісткові конструкції, хрящі та інші види клітин. Ви повинні переконатися, що вони можуть бути відновлені. Потім потрібно показати розвиток нервової системи. Результати донорської трансплантації показують, що нерви одержувача проникають в новий орган, поступово дозволяючи його контролювати. Важливо перевірити, чи відбувається те ж саме в задні кінцівки.

Отт та його колеги також змогли продемонструвати деклітинність кінцівки бобової кістки (написані нижче). Команда дослідників почала популяризувати отриманий скелет з клітинами судин людини. Далі проводиться введення міобластів людини для росту м'язів. Але Ott попереджає, що це займе не менше десяти років до перших кінцівок, які слід протестувати у людини. Можливо, в далекому майбутньому хтось зможе пожертвувати руки і ноги після смерті, щоб виростити кінцівки для інвалідів.




Б Яньк, Лабораторія Отта

Стів Бадилак Університету Пітсбурга розповів про можливі виклики, які команда Отта буде зіткнутися. Найбільші труднощі можуть викликати циркуляцію в судинах: ендотелій не повинен закупорювати найменші капіляри. Оскар Ашман Медичного університету Відня заявив, що є занадто багато різних тканин і структур в органі як комплекс, так що декліляризація/рецепція не стане справжнім процесом вирощування втрачених кінцівок. Для виконання будь-якої корисної функції необхідно стимулювати тисячі нервів. Нервові проблеми тканин є неприпустимим бар'єром, каже Ашман.

Згідно з новим науковим співробітником, Вашингтоном та Генеральним директором з питань лікарняних новин. doi.org/4w7.

Джерело: geektimes.ru/post/251630/