Болезни печени иногда доводят больного до того, что печень надо пересаживать. Но донорских органов обычно на всех не хватает. Можно ли как-то помочь человеку, печени которого почти окончательно вышла из строя, без того, чтобы ее полностью пересаживать? Есть ли какой-то способ восстановить печень прямо на месте, в теле больного?
Именно о таком способе пишут исследователи из Массачусетского технологического института в своей статье в Science Translational Medicine (Stevens el al., In situ expansion of engineered human liver tissue in a mouse model of chronic liver disease). До клинических испытаний тут пока далеко, но предварительные эксперименты на мышах, что называется, внушают надежду.
Несколько лет назад в лаборатории Санджиты Бхатиа (Sangeeta N. Bhatia) разработали метод, с помощью которого в организм можно было пересаживать дополнительные гепатоциты (клетки печени): их сажали на особую конструкцию, сделанную из стекла с углеводородными волокнами; затем эту конструкцию, размером с контактную линзу, пересаживали мышам в брюшную полость. Клетки быстро подключались к кровоснабжению и начинали работать, как обычная печень.
Однако такие имплантаты могли удержать на себе не более миллиона гепатоцитов. А человеческая печень состоит из 100 млрд гепатоцитов (не считая вспомогательных клеток), и чтобы реально помочь пациенту с больной печенью, ему нужно пересадить 10–30% от этих миллиардов.
Внедрить такой клеточный десант единовременно не представляется возможным. Однако у печени есть одна особенность – она способна обновляться без помощи стволовых клеток (хотя такие у нее тоже есть); то есть взрослые, специализированные гепатоциты сохраняют способность к делению. Значит, мы можем пересадить на самом деле немного клеток, в расчете на то, что они сами восполнят недостаток. Нужно только пересадить их так, чтобы они продолжали размножаться.
Сотрудники Санджиты Бхатиа и их коллеги из нескольких научных центров США собрали из клеток печени микрокомплексы, которые посадили в толщу белкового биоразлагаемого геля. В состав клеточных комплексов вошли клетки печени человека, соединительнотканные фибробласты, которые служат в тканях вспомогательными клетками, и клетки эпителия пуповинной вены – они должны были сформировать кровеносные сосуды.
Рисунки из статьи в Science Translational Medicine – ВМ.
Гель с клетками пересадили мышам в жировую ткань, и спустя какое-то время оказалось, что пересаженная печеночная ткань увеличилась в 50 раз.
Мыши, с которыми ставили опыты, были с генетическим дефектом – у них не работали некоторые реакции аминокислотного обмена, и в организме накапливались токсичные вещества; кроме того, животным приходилось принимать лекарства, чтобы выжить. Под действием токсинов и лекарств собственная печень мышей выделяла молекулы, которые сигнализировали о том, что с ней не все в порядке – и эти молекулы, доходя до пересаженных клеточных комплексов, стимулировали рост новых кровеносных сосудов, а те, в свою очередь, побуждали делиться пересаженные гепатоциты.
Авторы работы отмечают, что наиболее удачными в этом смысле были те комплексы, в которых клетки были не просто перемешаны в сферической ячейке, а в которых клетки для сосудов лежали поверх гепатоцитов – тогда в растущей ткани появлялись структуры, напоминающие архитектуру печеночных протоков.
Такие кусочки печени также синтезировали альбумин и трансферрин – то есть те белки, которые клетки печени и должны в норме синтезировать. Вообще «искусственная печень» выполняла все свойственные ей функции, от обезвреживания токсинов до производства желчи. То есть печеночная ткань не просто росла в размерах, но и пыталась – и весьма небезуспешно – стать настоящей печенью.
Возможно, в будущем у больных с печеночными проблемами можно будет вот таким образом прямо в организме выращивать новую печень – пусть не целиком, пусть хотя бы наполовину или на треть, но и этого будет достаточно. Хотя, конечно, прежде чем дело дойдет до клинических испытаний, нужно будет решить еще много вопросов, например, куда лучше пересаживать «печеночные семена» и откуда брать клетки для пересадки – из готовой ли печени или получать их с помощью стволовых технологий из собственных клеток пациента.
Похожие исследования, кстати, проводят с инсулиновыми клетками, которые после пересадки должны заменять своих коллег, погибших из-за диабета первого типа. Так, в мае мы писали об экспериментах сотрудников из Института диабета при Университете Майами, которые успешно пересадили донорские клетки поджелудочной железы на сальник – такой вариант операции позволяет уменьшить воспалительные осложнения.
Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь»
