Китайские ученые получили и успешно испытали наиболее совершенную на сегодняшний день функционирующую искусственную печеночную ткань человека. Хотя ее пока нельзя пересадить пациенту, она представляет собой ценную модель для изучения эффектов лекарственных и других веществ. Отчет о работе опубликован в журнале Analytical Chemistry.

До настоящего времени искусственную ткань выращивали на каркасе из синтетических материалов или очищенной от клеток печеночной ткани животных. Однако точно воспроизвести микроструктуру печени такие модели не позволяют. В частности, с их помощью не удается добиться адекватного роста сосудов, а это имеет ключевое значение для жизнеспособности искусственной ткани.

Сотрудники Северозападного аграрного и лесоводческого университета в Янлине использовали принципиально новый подход. Методом многослойной мягкой литографии они напечатали микрожидкостное устройство из полидиметилсилоксана, напоминающее по архитектуре печеночную дольку — структурную единицу печени. Это устройство обработали раствором коллагена для лучшей адгезии клеток, после чего наполнили его суспензией человеческих печеночных клеток (гепатоцитов) в коллагеновом гидрогеле. После формирования трехмерной клеточной структуры в ее каналы закачали суспензию клеток аортального эндотелия для формирования сосудов. После инкубации в течение четырех дней ученые получили искусственную ткань, аналогичную по структуре долькам печени.

Схематическое изображение природных (вверху) и искусственных (внизу) долек печени. Иллюстрация: Chao Ma et al., Analytical Chemistry, 2016

В ходе испытаний модель продемонстрировала высокую активность системы цитохрома и уридиндифосфоглюкуронозилтрансферазы — ферментов, отвечающих за печеночный метаболизм биологических веществ, лекарств и токсинов. Их активность динамически реагировала на стимуляцию или подавление соответствующими препаратами. Также искусственная ткань успешно метаболизировала лекарственные средства (в эксперименте использовали ацетаминофен, рифампицин и изониазид) и адекватно реагировала на лекарственные взаимодействия и токсические эффекты препаратов, что подтверждает состоятельность модели.

Исследователи рассчитывают, что их разработка найдет применение в изучении биохимии печени и эффектов лекарств и токсинов. Они также подчеркнули ценность микрожидкостного метода для создания трехмерных аналогов человеческих тканей. В перспективе этот подход может стать основой для создания полноценной искусственной печени, пригодной для пересадки.

Автор: Олег Лищук