Исследователи регенеративной медицины из Баптистского медицинского центра Уэйк Форест достигли ранней вехи в долгосрочном проекте, направленном на создание в лаборатории замещающих почек, чтобы помочь решить проблему нехватки донорских органов.
В исследовании, подтверждающем концепцию, опубликованном в Интернете перед печатью в Annals of Surgery, команда успешно использовала свиные почки для "строительные леса" или поддерживающие конструкции, которые потенциально могут однажды быть использованы для создания новых почек для пациентов-людей. Идея убрать все клетки животных ?? оставив только структуру органа или "скелет." Затем на каркас помещали собственные клетки пациента, создавая орган, который пациент теоретически не отвергал бы.
Хотя это одно из первых исследований по оценке возможности использования целых почек свиньи для создания замещающих органов, идея использования структур органов свиней для помощи пациентам-людям не нова. Клапаны сердца свиньи ?? снято из ячеек ?? уже более трех десятилетий используются для замены сердечного клапана у людей.
"Важно выявить новые источники трансплантируемых органов из-за острой нехватки донорских органов," сказал ведущий автор Джузеппе Орландо, M.D., инструктор по хирургии и регенеративной медицине в Wake Forest Baptist. "Эти почки сохраняют свою врожденную трехмерную архитектуру, а также их сосудистую систему, и могут представлять собой идеальную платформу для инженерии почек."
Для исследования почки свиньи замачивали в моющем средстве, чтобы удалить все клетки, оставив после себя внутренние органы "скелет," включая его систему кровеносных сосудов. Кроме того, строение нефрона ?? функциональная единица почки ?? поддерживался. Каркасы были имплантированы животным, где они были повторно заполнены кровью и смогли поддерживать нормальное кровяное давление, доказывая, что процесс удаления клеток не влияет на механическую прочность сосудов.
"Прежде чем эту систему можно будет использовать для замены почек, необходимо решить множество проблем, в том числе проблемы с образованием тромбов в сосудах," сказал Энтони Атала, M.D., соавтор и директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест. "Почки – очень сложный орган, состоящий как минимум из 22 различных типов клеток."
Но тот факт, что структура нефрона сохраняется, предполагает возможность повторного заселения почки клетками, по мнению ученых. Они предполагают, что новые клетки, введенные в каркас, будут распознавать свою естественную нишу по физическим или химическим сигналам каркаса.
Пока проект находится в зачаточном состоянии, идея представляет собой потенциальное решение проблемы крайней нехватки донорских почек. По мнению авторов, вероятность в U.S. получения трансплантата почки в течение пяти лет после внесения в список ожидания составляет менее 35 процентов. По состоянию на конец августа 2011 г. почти 90 000 пациентов в США.S. ждали пересадки почек.
Наука регенеративной медицины уже добилась успеха, создав в лаборатории кожу, хрящ, мочевой пузырь, мочевые трубки, трахею и кровеносные сосуды, которые были успешно имплантированы пациентам. Эти структуры могли получать кислород и питательные вещества из близлежащих васкуляризированных тканей, пока они не выработали собственное кровоснабжение сосудов.
Однако "Святой Грааль" регенеративной медицины заключается в разработке более сложных органов, таких как почки, печень, сердце и поджелудочная железа. Эти органы очень плотно заполнены клетками и для выживания должны иметь собственное снабжение кислородом. Эта потребность в каркасе с полной сосудистой сетью – вот почему ученые изучают возможность удаления клеток из донорских органов и замены их собственными клетками пациента.
Ученые уже использовали каркасы из грызунов или свиней для создания каркасов сердца, печени, легких и кишечника. При повторном заселении органоспецифическими клетками эти "органоиды" смогли воспроизвести некоторые функции собственных органов в лаборатории. Целью настоящего исследования является получение каркасов почек свиней, поскольку они схожи с людьми по строению и размеру органов.