Доктор Дэвид Хэкам – сотрудник медицинского центра при университете Джона Хопкинса, занимающийся удалением омертвевших частей кишечника у больных детей. Однако детский хирург в настоящее время разрабатывает способ восстанавливать повреждённый орган с помощью выращенных в лабораторных условиях тканей.
Хэкам и его коллеги успешно создали «запчасти» из человеческих и мышиных стволовых клеток тонкой кишки. В ходе экспериментов на лабораторных животных учёные обнаружили, что ткани не отторгаются организмом, а, напротив, отлично приживаются, исцеляя повреждения толстой кишки и восстанавливая здоровые функции кишечника у собак и грызунов.
Идея выращивания искусственных органов из стволовых клеток не нова, однако учёным впервые удалось создать наиболее близкие по форме и структуре естественного кишечника ткани. В прошлом заплаты для кишечников взращивались на плоских каркасах или в чашках Петри, где они нередко сворачивались в маленькие шарики, внутри которых содержалась поглощающая пищевые элементы поверхность. Группа Хэкама изготовила каркас из материала, похожего на хирургические швы, что позволило изготавливать кишечники любой формы и размера. Каркасы Хакэма трубчатые, как реальный кишечник, с небольшими выступами на внутренней поверхности, что позволяет создавать ткани с функциональными ворсинками, помогающими усваивать питательные вещества.
Чтобы вырастить оболочку кишечника в лаборатории, исследователи обработали каркас липким веществом, содержащим коллаген, и раствором из недифференцированных стволовых клеток, а затем инкубировали основу в течение недели. Добавление клеток соединительной ткани, иммунных клеток и бактерий-пробиотиков, которые помогают поддерживать здоровье кишечника, позволило стволовым клеткам созреть и дифференцироваться.
В одной серии экспериментов исследователи пересадили кишечник, выращенный из стволовых клеток мыши, в ткани, окружающие брюшные органы грызуна. Лабораторные кишечники развили свою систему кровоснабжения и естественную структуру, даже не будучи связанными с желудочно-кишечным трактом настоящих животных.
Следующим шагом они решили проверить новую технологию на собаках. Исследователи заменили участки толстой кишки собак кусочками своих «заплаток». Через какое-то время кишечник собак был восстановлен полностью: пересаженные ткани начали функционировать и даже нормально поглощали воду из толстой кишки. В течение восьми недель каркас рассосался и был заменён естественной соединительной тканью.
В один прекрасный день лечение, основанное на этой технологии, сможет помочь пациентам, страдающим от таких состояний, как некротизирующий энтероколит, поражающий 12% недоношенных детей в США, а также от болезни Крона, опасного для жизни воспалительного процесса, настигающего примерно 500 тысяч американцев ежегодно.
Впрочем, до того, как выращенные в лаборатории части кишечника будут использоваться в практической медицине, учёным предстоит проделать долгую работу. Для начала необходимы тестирования на различных животных, которые позволят проверить, как орган будет поглощать пищу. К тому же коллагеновый каркас, используемый в настоящий момент, не предназначен для изготовления органов для людей.
Подробности исследования были опубликованы журналом Regenerative Medicine.
Напомним, что ранее другая команда учёных-биоинженеров вырастила в теле мыши функционирующий кишечник.
Автор: Маргарита Паймакова