Люди говорят, изменяя поток воздуха, проходящий через голосовые связки в гортани. Связки ― две гибкие полосы мышц, покрытые тонкой слизистой оболочкой ― резонируют в ответ на воздействие потока воздуха. Голосовые связки генерируют звуковые волны, вибрируя друг напротив друга около 100–200 раз в секунду (этот показатель может доходить и до тысячи раз в секунду, например, когда сопрано берёт высокую ноту).

Однако некоторые люди не могут производить звуки. По оценкам экспертов, около 20 миллионов человек только в США страдают от временной или постоянной потери голоса. Проблемы постоянного характера, как правило, вызваны операцией или облучением, с помощью которых медики боролись с опухолями.

«Невозможно оценить, насколько негативно влияют проблемы с голосом на жизнь этих людей, – комментирует один из авторов работы хирург Натан Уэлхем (Nathan Welham) из Школы медицины и общественного здравоохранения при Университете Висконсина в Мэдисоне. – Некоторые процедуры, например, инъекции коллагена, могут добавить объём голосовым связкам, что облегчает вибрации. Но некоторые анатомические особенности сейчас невозможно исправить».

Команда Уэлхема разработала инженерные ткани в лаборатории с использованием двух основных типов клеток, составляющих ткани связок, – соединительных фибробластов и эпителиальных, то есть поверхностных, клеток. Группа собрала эпителиальные клетки и фибробласты из организмов людей ― одного мёртвого и четырёх живых, лишившихся составляющих гортани в ходе операций.

Затем исследователи разместили два типа клеток в трёхмерной коллагеновой матрице, имитирующей условия организма. За две недели клетки образовали более сложную структуру, которая быстро стала напоминать природные голосовые связки.

Позднее экспериментальные ткани протестировали. Их внедрили в гортань пяти мёртвых собак. Затем направили на них струю горячего воздуха через пластиковую трахею. Имплантаты вибрировали и генерировали звук почти так же хорошо, как и настоящие голосовые связки. Когда искусственные связки были помещены в организм мышей, модифицированных так, чтобы иметь иммунную систему, подобную человеческой, их тела не отвергли биоинженерный материал. Тестирование проводилось на протяжении трёх месяцев.

Рис. 1.

Сегодня практикуется пересадка целых голосовых связок от доноров, но исследователи из США утверждают, что у их методики есть ряд преимуществ. Например, можно создать орган любого размера (для ребёнка или для взрослого), а также ткани можно вырастить заранее и хранить для последующего использования.

В ходе исследования учёным удалось создать почти 170 голосовых связок различных размеров из всего лишь пяти исходных наборов тканей.

В будущем учёным предстоит ещё много работы. В частности, им необходимо будет разместить инженерные ткани в голосовых связках живых животных и проверить, как они работают. Затем то же самое необходимо будет проделать в клинических испытаниях на человеке.

Научная статья специалистов из Висконсина была опубликована в журнале Science Translational Medicine.