Багато дослідників вважають, що вирощування біологічного матеріалу і 3D друк органів, які наразі проводяться в основному в якості експериментів, в майбутньому зможуть стати повноцінною альтернативою донорських органів.
Міні-органи в чашці Петрі
Американські дослідники з Університету Брауна ( Brown University) створили штучний мініатюрний мозок, вартість якого всього 25 центів. Діані Хоффман-Ки�� (Diane Hoffman-Kim) і її колеги навчилися вирощувати міні-мозок з крихітних шматочків нервової тканини, взятих у гризунів. Процес вирощування мозку, діаметр якого не перевищує третини міліметра, і формування зв'язків між нейронами займає 2-3 тижні.
Незважаючи на те що мініатюрний мозок не здатний думати, він цілком придатний для проведення дослідів по пересадці нервової тканини і тестування нових препаратів.
Тривалість життя такого мозку — не менше місяця. У ньому присутні нейрони різних типів, оточені глией — ці знервованіе клітини формують синапси. Автори сподіваються, що експерименти на міні-мозку допоможуть хоча б частково замінити експерименти на тваринах і зробити подібні дослідження більш етичними.
А ось дослідницька група з Університету Копенгагена (University of Copenhagen), використовуючи стовбурові клітини, смогла виростити мініатюрну підшлункову залозу. Ганні Грапин-Боттон ( Anne Grapin-Botton) пояснює, наскільки важливий цей крок в боротьбі з діабетом.
Стовбурові клітини мишей поміщають в спеціальний гель, де вони отримують можливість ділитися відразу у всіх напрямках. Таким чином автори створили тривимірні міні-підшлункові залози, клітини яких здатні продукувати інсулін. Ці органи також придатні для перевірки ефективності нових ліків без залучення лабораторних тварин.
Кишечник на каркасі
Поки одні дослідники вирощу��вають крихітні органи, придатні лише для лабораторних експериментів, інші ставлять експерименти in vivo. Так, група американських вчених змогла виростити фрагмент кишечника і пересадити його собакам. Новий орган не тільки не отторгся організмом, але і почав функціонувати подібно до здорових тканин кишечника.
Мова йде про експеримент, проведений вченими з Дитячої лікарні Джона Хопкінса (Johns Hopkins children's Center) під керівництвом Девіда Хэкама (David Hackam). Автори спорудили спеціальний каркас, вигини якого відповідали трубкообразной фо��мо кишечника, покрили його липким коллагенсодержащим складом, після чого нанесли на нього стовбурові клітини кишечника. Додавання клітин сполучної тканини, пробіотиків та імунних клітин сприяло росту і диференціювання стовбурових клітин.
Створений таким чином кишечник виявився куди більш досконалим, ніж органи, які вирощували раніше, — інші дослідні групи вирощували тканини кишечника на плоских каркасах або в чашках Петрі.
Вирощені частини кишечника автори пересадили лабораторним мишам і собакам. Органи успішно прижилися: сформувалися кровоносні судини і тканини кишечника стали всмоктувати воду. Через 8 тижнів каркас розсмоктався і замінився сполучною тканиною.
Дослідники вважають, що вирощується таким чином кишечник можна буде пересаджувати пацієнтам з хворобою Крона або некротичним ентероколітом. Однак, вченим ще тільки ��редстоит з'ясувати, чи мають вирощені таким чином органи здатність до перетравлювання і всмоктування їжі.
Легкі в акваріумі
Вчені з Техаського університету (University of Texas) виростили повноцінні людські легені. Дослідження тривали кілька років: спершу автори отримали легеневу тканину щурів, потім свиней і ось, в 2014 році, змогли виростити легені людини.
В якості каркаса Хоакін Кортьелла (Joaquin Cortiella) і його колеги використовували легкі дітей, загиблих в автокатастрофі. З допомогою багаторазового заморожування і размораживания легеневий каркас, що складається з колагену і еластину, очистили від донорських клітин. Після цього на каркас пересадили клітини з іншого легкого і помістили в звичайний акваріум, заповнений живильним середовищем.
Через 4 тижні вчені витягли з резервуара легке, яке було практично ідентичний людському. Дослідники відзначили, що воно лише злегка відрізнялося від цього кольором і щільністю — було більш рожевим і м'яким.
Автори вважають, що штучні легені зможуть врятувати життя хворим з муковісцидозом, х��онической обструктивною хворобою легенів і рак легені. Втім, пересаджувати їх людям стануть не раніше, ніж через 10 років, а поки вчені планують відпрацювати операції з трансплантації на свинях.
Вухо на руці
Дослідницька група з Медичної школи при Університеті Джонса Хопкінса (Johns Hopkins University School of Medicine) під керівництвом Патріка Бірна (Patrick Byrne) змогла виростити людське вухо. Пацієнткою, яка перенесла складну операцію з реконструкції зовнішнього вуха, стала Шеррі Уолтер.
�й органи: вухо на руці. Фото: J. Hopkins" border="0" alt="Вирощений органи: вухо на руці. Фото: J. Hopkins" width="650" height="274" />
Жінка стала жертвою агресивної ракової пухлини, в результаті якої лікарям довелося видалити саме вухо, слуховий канал, барабанну перетинку і навіть частину черепа. Із-за серйозності дефектів пацієнтка не могла носити протез вуха, просто не маючи можливості його закріпити на голові.
Але вчені знайшли спосіб допомогти пацієнтці. Вони сконструювали каркас майбутньої вушної раковини з хрящової тканини жінки, після чого помістили його під шкіру на руці. Через чотири місяці вкрите м'якими тканинами вухо витягли з-під шкіри і пересадили на голову. Чути цим вухом, звичайно, неможливо, але косметична проблема вирішена гідно.
Читайте також: Біонічні органи
Загалом, наука рухається вперед семимильними кроками. «Живі» органи, вирощені в лабораторії, — вже реальність. Дослідники вважають, що майбутнє трансплантології саме за биоинженерными органами, які будуть створюватися з урахуванням індивідуальних особливостей кожного пацієнта, що потребує пересадки.
Скрипник Ксенія
Фото thinkstockphotos.com