Выращивание органов

Разработчики

Э. Атала, К. Югун, Л. Никласон, Е. Накадзима, Г. Кайрштед и др.

Описание технологии

Многие болезни, в том числе, угрожающие жизни человека, связаны с нарушениями в деятельности конкретного органа (например, почечная недостаточность, сердечная недостаточность, сахарный диабет и др.). Далеко не во всех случаях эти нарушения можно исправить с помощью традиционных фармакологических или хирургических воздействий. Одним из альтернативных способов восстановления функции органа является замена органа пациента на орган, выращенный искусственно.

Для выращивания искусственных органов, каркас из биосовместимых материалов засеивают клетками. Чаще всего используются стволовые клетки, но могут также использоваться и дифференцированные клетки. Выращиваемый орган помещают в специальный инкубатор, который имитирует условия, имеющиеся в организме человека. Здесь клетки растут и между ними устанавливаются связи.

Для создания каркасов используют природные и искусственные материалы. Так, для выращивания органов используют каркасы ксеногенного происхождения. Они представляют собой соединительную ткань млекопитающих, которая освобождена от клеток путем децеллюляризации. Кроме того, каркасы создают на основе различных природных полимеров, включая хитозан, шелк, фибрин, спонгин. Широкое применение в тканевой инженерии также нашли различные искусственные полимерные материалы. Среди них можно назвать: 1) искусственные полимерные нанофибриллы (имитируют свойства коллагеновых фибрилл сухожилий); 2) наносферы с полимерными синтетическими добавками (используются для получения биокерамических зубных имплантов); 3) пористые микросферы (используются для создания костных имплантов); 4) пористые гидрогели.

К настоящему времени достигнуты существенные успехи не только в выращивании простейших тканей, таких, как кожа и кости, но и достаточно сложных органов, таких, как мочевой пузырь или трахея. Технологии выращивания ещё более сложных органов (сердце, печень, глаз и др.) находятся в стадии разработки.

Практическое применение

Технология выращивания органов в условиях in vitro с последующей пересадкой в тело, неспособное к самостоятельной регенерации, имеет мощный потенциал для лечения многих болезней, в том числе возраст-зависимых, таких как сахарный диабет, сердечно-сосудистые патологии, остеопороз, макулярная дегенерация и др.

Кроме применения в трансплантологии, такие органы могут послужить, например, тестирования лекарственных средств, заменяя некоторые эксперименты на лабораторных животных.

Технология уже на рынке.

Лаборатории

• Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, Winston-Salem, North Carolina (США)
• Medical Research Council centre for regenerative medicine, The University of Edinburgh, Edinburgh (Великобритания)
• Yale University, New Haven, Connecticut (США)
• Sahlgrenska Academy at University of Gothenburg, Göteborg (Швеция)
• RIKEN, Wako, Saitama Prefecture (Япония)

Ссылки

Публикации

• Atala, Anthony, et al. «Tissue-engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty." The lancet 367.9518 (2006): 1241–1246.
• Ohashi, Kazuo, et al. «Engineering functional two-and three-dimensional liver systems in vivo using hepatic tissue sheets." Nature medicine 13.7 (2007): 880–885.
• Uygun, Basak E., et al. «Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix." Nature medicine 16.7 (2010): 814–820.
• Агапов, И. И., et al. „Биодеградируемые матриксы из регенерированного шелка bombix mori." Доклады Академии наук. Vol. 433. No. 5. Академиздатцентр“ Наука» РАН, 2010.
• Petersen, Thomas H., et al. «Tissue-engineered lungs for in vivo implantation." Science 329.5991 (2010): 538–541.
• Bredenkamp, Nicholas, et al. «An organized and functional thymus generated from FOXN1-reprogrammed fibroblasts." Nature cell biology 16.9 (2014): 902–908.