Биоинженерна вена успешно имплантирана в пациент на хемодиализа
Наскоро американски хирурзи извършиха уникална операция, при която биоинженерна вена беше успешно трансплантирана в ръката на пациент с последен стадий на бъбречна недостатъчност.
Операцията е извършена от екип лекари от университетската болница Дюк.
Тази процедура се превърна едновременно в клинично изпитване за безопасността и ефикасността на биоинженерни кръвоносни съдове. Учените наричат този момент исторически крайъгълен камък в тъканното инженерство.
Новата вена е продукт, базиран на човешки клетки, напълно функциониращ и напълно биосъвместим - имунната система на пациента няма да отхвърли съда.
За създаването на нов кораб се използва технология, разработена от учени от университета Дюк и Humacyte. Донорните клетки се отглеждат върху специално тръбно скеле, за да се образува кръвоносен съд с желаната форма. След това тъканта беше подложена на химическо третиране, което направи възможно премахването на свойствата, които предизвикват имунен отговор в реципиента. В предклиничните проучвания новият биоинженерен продукт се е представил значително по-добре от синтетичните съдове или варианти, базирани на животински клетки.
Д-р Джефри Лоусън, съдов хирург и съдов биолог в Duke Medicine, който помогна за разработването на технологията и извършването на операцията, е възхитен от резултата. Той казва: „Това е революционно развитие в медицината. Удивително е да видиш как идеята, върху която си работил толкова дълго, се превръща в реалност. Говорим за модел на транслационна технология – разработване на научна идея в лабораторни условия с последващо внедряване в клиничната практика. Това е възможно само с тясно интердисциплинарно сътрудничество и подкрепа.“
Първоначалната задача е имплантирането на съдове на лесно достъпни места на ръцете на пациенти с ХБН, които са на хемодиализа. Повече от 350 000 души в Съединените щати се нуждаят от хемодиализа, която често изисква стабилен достъп до съдовото легло на пациента. Сегашните опции имат значителни недостатъци. Синтетичните материали, използвани за създаване на анастомози, повишават риска от тромбоза, което води до чести хоспитализации. Използването на съдови автотрансплантати от собственото тяло на пациента изисква отделна комплексна процедура и е свързано с допълнителен риск от инфекция и други усложнения.
Биоинженерните вени могат да имат ползи за пациенти на хемодиализа. Ако това се потвърди, тогава учените са готови да ги използват за извършване на коронарен артериален байпас, който само в Съединените щати се извършва 400 000 годишно. Друга област на приложение на новите вени ще бъде лечението на заболявания на съдовете на крайниците.
Д-р Лоусън казва: „Надяваме се, че това е само началото, че обхватът на новия метод ще се разшири. Предимството на този продукт е, че се приема от организма на приемащия, не се отхвърля от имунната система. Новият кръвоносен съд е истински орган, сложна и напълно функционална структура. Започнахме с това малко, но един ден ще можем да произведем черен дроб, бъбрек или око.
Биоинженерната вена е резултат от 15-годишно сътрудничество между д-р Лоусън и д-р Лора Никласън, основател на Humacyte и бивш служител на университета Дюк. Лоусън и Никласън си сътрудничат през 90-те години, споделяйки страст към биоинженерството на кръвоносните съдове.
Д-р Никласън, който сега е в Йейлския университет,казва: „Тази технология е важна стъпка за пациенти с краен стадий на бъбречно заболяване, която може да им помогне да избегнат операция и допълнителни хоспитализации.“
Работата беше тежка. Преодолявайки неуспехите и разочарованията, изследванията постигнаха многобройни крачки, като се започне със създаването на биосъвместима скеле мрежа за растеж на вените. Тази мрежа, която може лесно да бъде оформена във всякаква форма, дава възможност да се получи вена с всякаква дължина и диаметър "по поръчка".
Когато скелето се запълни с гладкомускулни клетки, то постепенно се разтваря и клетките продължават да растат в специален субстрат от аминокиселини, витамини и други хранителни вещества. Друга иновация, която учените са приложили, е пулсираща сила, която действа върху вената, докато расте. Под действието му субстратът с хранителни вещества се изпомпва през тръбата-съд, точно както се случва в истински съд.
Първоначално учените мислеха да използват собствените клетки на реципиента, за да отгледат съда върху скелето, за да намалят шанса за отхвърляне след имплантиране. Но отглеждането на „личен“ съд отнема твърде много време и изключва масовото производство на стандартизиран продукт. Така че изследователите промениха подхода си.
След отглеждане на съда от донорни клетки, те го измиват със специален разтвор, който унищожава клетъчните вещества, които могат да предизвикат имунен отговор. Вместо това останаха само „голи“ колагенови структури, които не могат да причинят отхвърляне.
Д-р Никласън обясни: „В края на този процес имаме мъртви, имунологично безшумни съдове, които могат буквално да се съхраняват на рафт и да се имплантират във всеки пациент, когато е необходимо. За разлика от синтетичните материали като тефлон и дакрон,които могат да бъдат твърди, нашите съдове механично напълно съответстват на естествените човешки вени. Смятаме, че това е важно предимство."
Когато новите съдове бяха имплантирани в животните, те си свършиха работата перфектно. Съдовете не само не предизвикват отхвърляне, но с течение на времето стават неразличими от другите тъкани, тъй като собствените клетки на реципиента започват да растат в импланта.