Некоторые дети рождаются с врождёнными пороками сердца, которые сразу требуют серьёзного медицинского вмешательства. Например, многие из пороков связаны с тем, что какой-то из сердечных клапанов сформировался неправильно.
Клапаны расположены между предсердиями и желудочками и на выходе из каждого желудочка. Они направляют ток крови в одну сторону, не давая ей оттекать обратно. Представим, что клапана между предсердием и желудочком нет – тогда при сокращениях сердца кровь в основном будет перетекать из предсердия в желудочек и обратно. Клапан от рождения может быть испорчен настолько сильно, что сердце не будет обеспечивать нужный кровоток по телу.
В таких случаях обычно делают пересадку клапана, сшитого из специально обработанных животных тканей (взять готовый животный клапан не получится: клапаны сердца человека и клапаны сердца животного работают при разных нагрузках и анатомически заметно отличаются друг от друга). Но такой клапан не будет расти вместе с организмом. Поэтому если клапан пересадили маленькому ребёнку, то ему потом приходится выдержать несколько операций, чтобы заменить прежний клапан на более крупный. Кроме того, в пересаженных клапанах откладываются соли кальция, выводя их из строя.Обызвествление клапана идёт и у взрослых, и у детей, но у детей оно идёт быстрее из-за более активного обмена веществ.
Сотрудники Университета Миннесоты сообщают в Science Translational Medicine, что им удалось создать клапан, который растёт вместе с сердцем. Собственно, они во многом повторили свои собственные эксперименты, только тогда речь шла не клапанах сердца, а о кровеносных сосудах.
Суть метода была в том, что фибробласты – клетки соединительной ткани, синтезирующие белок коллаген, эластин и другие важные молекулы – сажали на трубки, сделанные из белка фибрина. Молекулы фибрина склонны полимеризоваться в нити (фибриновая сетка, как известно, образуется в реакции свёртывания крови, укрепляя тромб), и получающаяся в результате гелеобразная масса служит хорошим каркасом для клеточной культуры. Фибробласты росли в питательной среде, которая ритмично прокачивалась через белковую трубку, где они сидели.
Клетки укрепляли каркас своим коллагеном и другими белками. Спустя несколько недель от клеток избавлялись, и в руках у исследователей оказывалась упругая трубка из соединительнотканных белков. Нескольких таких трубок сшивали вместе в кольцо, чтобы потом разрезать в нужных местах – получался сердечный клапан в виде кольца с лепестками: эти лепестки открывались, когда жидкость давила на них с одной стороны, и закрывались, когда жидкость давила на них с другой стороны.
Теперь оставалось проверить клапан в деле. Эксперименты ставили с овцами, то есть те клетки, которые росли на фибриновой трубке, тоже брали у овец. Соответственно, когда той же овце пересаживали коллагеновый клапан, её иммунитет на это никак не возмущался. Изначально молодым животным пересаживали клапан диаметром 19мм, а спустя 52 недели он вырастал до 25 мм. В целом клапаны увеличивались на 17–34%: после пересадки на них приходили новые клетки, которые перестраивали их, добавляли новые порции белков и т. д.
Иными словами, суть была в том, чтобы сделать новый клапан с помощью собственных клеток того, кому он предназначается. Фибробласты, соединительнотканные клетки-строители, в изобилии содержатся в коже, оттуда их и брали для опытов; с таким же успехом фибробласты можно взять из кожи настоящего больного. После пересадки организм воспримет клапан как свой собственный, потому и расти такой клапан будет, как если бы он изначально сидел в этом сердце. Более того, по словам авторов работы, в их клапане почти не накапливаются соли кальция и он не провоцирует тромбы – что естественно, если организм считает клапан своим.
Правда, пока что сконструированный клапан пересаживали не прямо в сердце, а в лёгочную артерию, которая несёт кровь от правого желудочка к лёгким. Здесь лепестки клапана всё равно должны были открываться и закрываться – важно было понять, смогут ли они в принципе делать это очень долго. Но в ближайшем будущем такой клапан собираются пересадить уже именно в желудочек, чтобы сымитировать настоящую операцию по замене клапана. Если операция пройдёт успешно и клапан будет работать, как надо, дело дойдёт и до клинических испытаний.
Автор: Кирилл Стасевич