Экспериментируя с почками свиньи, соответствующими по размеру почкам человека, ученые разработали самый успешный на сегодня метод поддержания функциональности почечных сосудов. Неспособность сосудов обеспечивать орган кислородом и питательными веществами является значительным препятствием на пути к созданию инженерных почек, пригодных для пересадки пациентам.

(© abhijith3747/Fotolia)

Специалисты в области регенеративной медицины из Баптистского медицинского центра в Вейк Форест (Wake Forest Baptist Medical Center) работают над созданием инженерных почек, пригодных для пересадки пациентам. Экспериментируя с почками свиньи, соответствующими по размеру почкам человека, они разработали самый успешный на сегодня метод поддержания функциональности почечных сосудов. Их работа опубликована в журнале Technology.

«До сих пор выращенные в лаборатории почки были размером с почки грызунов и из-за образования тромбов функционировали после трансплантации всего один или два часа», – рассказывает руководитель исследования директор и профессор Института регенеративной медицины в Вейк Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) Энтони Атала (Anthony Atala), MD. «В нашем концептуальном исследовании сосуды в почке свиньи, имеющей размеры человеческой, оставались открытыми в течение четырехчасового периода тестирования. Сейчас мы проводим долгосрочное исследование, цель которого – определить, как долго можно поддерживать ток крови».

Настоящее исследование является частью долгосрочного проекта по использованию почки свиньи в качестве вспомогательной структуры – каркаса, или матрицы – для выращивания инженерных почек для пересадки пациентам с терминальной стадией почечной недостаточности. При этом методе ученые сначала удаляют из органа все животные клетки, оставляя только его «скелет», а затем засевают эту трехмерную структуру собственными клетками пациента. Теоретически такой орган не должен отторгаться организмом реципиента.

Процесс удаления клеток оставляет интактной сеть кровеносных сосудов, которые потенциально могут обеспечивать новый орган кислородом. Однако ученые столкнулись с серьезными проблемами при репопуляции клетками сосудов почечного каркаса и, как следствие, с выраженным тромбообразованием, развивающимся в пределах нескольких часов после трансплантации.

Для решения этой проблемы исследователи из Вейк Форест прибегли к двуединому подходу. Во-первых, они оценили четыре разных способа внедрения новых клеток в магистральные сосуды каркаса и пришли к выводу, что наиболее эффективной методикой является сочетание инфузии клеток с помощью шприца с последующей «прокачкой» сосудов клетками в течение определенного периода с увеличивающейся скоростью потока.

Во-вторых, они покрыли сосуды матрицы антителами, делающими сосудистую стенку более «липкой» и повышающими ее способность связываться с эндотелиальными клетками. Последующие оценочные эксперименты показали, что клеточное покрытие сосудов было достаточно, чтобы поддерживать кровоток во всем почечном «скелете».

Заключительным тестом была имплантация матриц свиньям весом от 90 до 110 фунтов. В течение четырехчасового периода тестирования сосуды оставались открытыми.

«Наш метод засева клеток, в сочетании с антителами, улучшает прикрепление клеток к стенкам сосудов и предотвращает их отрыв, когда по сосудам начинает идти кровь», – объясняет ведущий автор исследования Ин Кап Ko (In Kap Ko), PhD.

Чтобы достоверно подтвердить способность прикрепившихся к сосудам эндотелиальных клеток предотвращать тромбообразование, необходимы долгосрочные исследования. Но в случае успеха эта работа значительно приблизит тот день, когда полностью пригодные для трансплантации почки можно будет создавать в лаборатории, считают исследователи.

«Полученные результаты – многообещающий показатель того, что получить полностью функциональную сосудистую систему, способную доставлять питательные вещества и кислород в инженерные почки, а также и в другие инженерные органы, вполне возможно», – говорит доктор Ко.

Использование почек свиней в качестве каркаса для выращивания органов для трансплантаций имеет ряд преимуществ, включая то, что почки свиньи и человека сходны по размеру. А клапаны сердца свиньи, лишенные клеток, безопасно используются в клинике уже более трех десятилетий.

Если эффективность нового метода покрытия сосудов эндотелиальными клетками, обеспечивающими беспрепятственный ток крови, будет подтверждена, он сможет применяться в инженерии и других сложных органов, в том числе печени и поджелудочной железы, над созданием которых работают многие лаборатории.

Оригинальная статья

Enhanced re-endothelialization of acellular kidney scaffolds for whole organ engineering via antibody conjugation of vasculatures