Срез выращенного биоинженерного лёгкого под микроскопом. Клетки органа, развившиеся из стволовых донорских, подсвечены с помощью зелёного флуоресцентного белка.
Иллюстрация Columbia University Irving Medical Center.
Несмотря на большие успехи трансплантологии, многие пациенты с неизлечимыми заболеваниями лёгких погибают, не дождавшись своего донора.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) не раз рассказывали о различных подходах, которые разрабатывают исследователи для решения этой проблемы.
Биоинженеры из Университета Колумбия в Нью-Йорке также не остались в стороне и предложили метод, который в перспективе спасёт миллионы человеческих жизней.
Сотрудники лаборатории Веллингтона Кардосы (Wellington Cardoso) уже несколько лет работают над созданием полноценных лёгких из стволовых клеток, прибегая к разным методикам.
Так, они выращивали орган на специальных синтетических каркасах – скаффолдах, а также использовали естественный "остов" из соединительной ткани – лёгкие, которые предварительно были очищены от клеток донора и затем заселены стволовыми "принимающей стороны".
Но, несмотря на определённые успехи американских биоинженеров, создание нормально функционирующих органов всё ещё оставалось трудновыполнимой задачей. Лабораторные грызуны, на которых проводились эксперименты, не выживали.
"И тогда мы подумали, что было бы проще вырастить новые лёгкие в организме животного, только начавшего своё развитие. То есть использовать естественный процесс образования органов", – вспоминает первый автор научной работы Мунэмаса Мори (Munemasa Mori).
Чтобы осуществить свой замысел, исследователи вырастили в пробирке достаточное количество активно размножающихся стволовых клеток. Они были получены от здоровых лабораторных мышей.
Убедившись в том, что донорские клетки сохранили способность "специализироваться", учёные имплантировали их в два типа мышиных эмбрионов. Это были особые зародыши с искусственно созданными дефектами.
У первой группы не было стволовых клеток, которые могли бы дать начало зрелым клеткам лёгких. Другая часть будущих мышей была не в состоянии производить достаточное количество уже специализированных лёгочных клеток для формирования полноценного лёгкого.
Введя в зародыши донорские стволовые клетки, способные сформировать здоровые органы дыхания, американские биоинженеры создали так называемые химерные эмбрионы (внутри тел таких существ присутствует как клетки хозяина, так и клетки донора).
Наблюдая за их дальнейшим развитием, группа Кардосо обнаружила, что имплантированные стволовые клетки постепенно вытеснили неполноценные эмбриональные и "спасли" дефектные лёгкие.
По мнению экспериментаторов, это произошло из-за того, что донорские стволовые клетки более чувствительны к особым веществам, стимулирующим их "специализацию" и формирование дыхательных путей.
(Поясним, что в норме данные сигнальные молекулы в большом количестве вырабатываются в эмбрионах, управляя процессом образования тканей и органов.)
В результате, благодаря разработанной методике, из искусственно "ухудшенных" эмбрионов развились нормальные мыши, которые дожили до взрослого состояния.
Дальнейшие исследования функций их лёгких по самым разным параметрам подтвердили, что "химерные" органы дыхания взрослых грызунов работали так же, как и нормальные лёгкие их здоровых сородичей. Кроме того, учёные не обнаружили никаких признаков отторжения таких биоинженерных органов.
"Стволовые клетки были имплантированы до того, как заработала иммунная система эмбрионов. Это объясняет, почему органы не отторглись", – уточняет Мори.
Кстати, Мори, первый автор статьи, опубликованной в научном издании Nature Medicine, планирует вскоре испытать данный подход на более крупных животных, а также проверить его применимость при межвидовой пересадке органов.
По словам руководителя эксперимента, многие сигналы, вызывающие развитие лёгких, одинаковы у эмбрионов разных видов, от лягушек и мышей до людей. Поэтому учёные не исключают возможность использования животных при выращивании донорских лёгких для человека.
"Миллионы людей во всём мире страдают от неизлечимых заболеваний лёгких и умирают из-за ограниченного количества донорских органов. Наше исследование демонстрирует возможность разработки новых стратегий. Они позволят выращивать человеческие лёгкие в организме животных и использовать их как альтернативу для ожидающих своей очереди на трансплантацию", – комментирует Веллингтон Кардосо в пресс-релизе университета.
Добавим, что авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали также о полученных из стволовых клеток полностью функциональном пищеводе и зрелой сердечной ткани.
Чтобы всегда оставаться в курсе самых интересных научных событий, подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: ВК, Facebook, Twitter, "Одноклассники". Есть мы и в Яндекс.Дзене.
