O krok od wypróbowania sztucznych naczyń krwionośnych na ludziach

O krok od wypróbowania sztucznych naczyń krwionośnych na ludziach

Naukowcy z Uniwersytetu w Minnesocie stworzyli z materiałów biologicznych naczynie krwionośne, które jednak nie zawiera żadnych żywych komórek. Naczynie, które może być stosowane podczas dializ nerek, dobrze się sprawdziło w niedawnym badaniu z udziałem naczelnych innych niż ludzie.

Jest to pierwszy bezkomórkowy przeszczep, który po wszczepieniu zostaje ponownie zasiedlony komórkami własnymi biorcy. Odkrycie może pomóc dziesiątkom tysięcy pacjentów poddawanych dializie. Przeszczepy mogą być również przystosowane w przyszłości do użytku jako wieńcowe i obwodowe obejścia naczyń krwionośnych i rurowe zastawki serca.

Każdego roku tysiące osób rozpoczynają hemodializy w celu leczenia chorób nerek. Obecnie preferowanym sposobem dostępu do naczyń krwionośnych pacjenta jest przetoka tętniczo-żylna, która łączy tętnicę z żyłą ramienną. Jednak 30-50 % z nich doświadcza powikłań i wymaga połączenia żyły i tętnicy za pomocą sztucznej rurki, zwanej przeszczepem tętniczo-żylnym. Obecnie te sztuczne przeszczepy są wykonane z materiałów syntetycznych, które są podatne na krzepnięcie, infekcje i inne powikłania.

Przeszczepy hodowane w laboratorium z komórek i materiałów biologicznych mogą powodować mniej działań niepożądanych, ale żywe tkanki nie nadają się do długotrwałego przechowywania i mogą indukować odpowiedź immunologiczną, chyba że użyto komórek własnych pacjenta, co stanowi jednak przeszkodę w komercjalizacji i zastosowaniu klinicznym.

W badaniu przedklinicznym naukowcy opracowali probówki przypominające naczynia z poporodowych ludzkich komórek skóry, które zostały osadzone w żelowatym materiale wykonanym z fibryny bydła, białka zaangażowanego w krzepnięcie krwi. Następnie umieścili żel w bioreaktorze i wyhodowali rurkę, a w ostatnim tygodniu hodowli zmyli komórki. Pozostał kolagen i inne białka wydzielane przez komórki, tworząc całkowicie naturalną, ale nieżywą rurkę.

"Wykorzystaliśmy w tym procesie normalny system gojenia się ran, zaczynając od komórek skóry w żelu fibrynowym, który jest punktem wyjścia dla uzdrawiania" - powiedział profesor Robert Tranquillo. "Zmywanie komórek w końcowym etapie zmniejsza ryzyko odrzucenia, co oznacza, że naczynia mogą być przechowywane i wszczepiane, kiedy są potrzebne, ponieważ nie są już żywym materiałem. W przyszłości tysiące ich mogą być wykonane z niewielkiej biopsji skóry od jednego dawcy, a następnie przechowywane na półce, gdy są potrzebne pacjentom."

Aby przetestować naczynia, naukowcy wszczepili 15-centymetrowe rurki dorosłym pawianom, należącym do naczelnych. Sześć miesięcy po wszczepieniu, wyglądały one jak naczynie krwionośne, a naukowcy zaobserwowali zdrowe komórki od biorców zamieszkujące w ścianach probówek. Żaden z przeszczepów nie był zwapniony i tylko jeden pękł, co zostało przypisane nieumyślnemu uszkodzeniu mechanicznemu przy posługiwaniu się nim. Wykazano, że przeszczepy po sześciu miesiącach wytrzymywały prawie 30-krotność średniego ciśnienia krwi człowieka bez pękania. Implanty nie wykazywały odpowiedzi immunologicznej i opierały się infekcji.

"To badanie przedkliniczne było dla nas niezwykle ważne" - powiedział Tranquillo. "W poprzednich badaniach wszczepialiśmy naczynia do owiec, ale musieliśmy przetestować je w modelu bardziej podobnym do człowieka zanim zaryzykujemy życie ludzkie" - powiedział Tranquilo. Dzięki sukcesowi tego badania, jego zespół będzie ubiegać się o zatwierdzenie przez FDA do badań klinicznych u dzieci z dziecięcymi wadami serca, ponieważ niedawno ogłosili w Nature Communications, że materiał ten może również rosnąć.

(KB)