Stare wątróbki znów stały się nowe

Naukowcy z Massachusetts General Hospital w Bostonie podjęli pierwsze kroki w kierunku budowy funkcjonalnych, możliwych do przeszczepienia wątrób. W badaniu na szczurach opublikowanym dzisiaj online przez Medycyna natury , naukowcy pobrali wątroby dawcy, delikatnie pozbawili je komórek, pozostawiając nienaruszony inny materiał, a następnie wykorzystali pozostałą strukturę jako rusztowanie do wzrostu zdrowych komórek wątroby. Rezultatem był prawie kompletny narząd, który został przeszczepiony szczurom i pozostawał funkcjonalny do ośmiu godzin.

Przed i po: Naukowcy wykorzystują niezdrową wątrobę szczurów, taką jak ta pokazana po lewej, do odbudowy funkcjonujących. Zmycie starych komórek i ich resztek detergentem pozostawia rusztowanie, które zachowuje swoją architekturę naczyń krwionośnych, pokazaną po prawej stronie. Nowe rusztowanie można następnie obsadzić zdrowymi komórkami wątroby.

Choroby wątroby są dwunastą co do wielkości przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych, podczas gdy choroby serca i nerek plasują się jeszcze wyżej. Objawy niewydolności narządowej można do pewnego stopnia leczyć, ale jedynym lekarstwem jest przeszczep, a po prostu nie ma wystarczającej liczby zdrowych dawców narządów. Od dziesięcioleci naukowcy pracują nad budową zamienników. Ale narządy są złożonymi systemami, z gęstością komórek i układem naczyń krwionośnych, które są trudne do replikacji.

Nowa technika, która została po raz pierwszy zademonstrowana w sercach dwa lata temu, wykorzystuje istniejącą wcześniej strukturę narządu w całej jego złożoności i zapewnia zastosowanie dla niezdrowych narządów, których w inny sposób nie można byłoby wykorzystać. Staramy się reanimować narządy, które zostałyby wyrzucone i robimy rzeczy, które sprawią, że będą nadające się do przeszczepu”, mówi Basak garnitury , pierwszego autora artykułu i badacza w Centrum Inżynierii w Medycynie w MGH.

Inne podejścia do regeneracji narządów były bardzo zróżnicowane, od tworzenia rusztowań wykonanych w laboratorium po wykorzystanie drukarek atramentowych do tworzenia trójwymiarowej tkanki . Ale wszystkie te metody próbują naśladować to, co organizm już z powodzeniem stworzył. Technika decelularyzacji opiera się na tym, usuwając to, co jest zepsute i zastępując to zdrowymi nowymi komórkami. To, co zrobiliśmy, to w zasadzie pójście na skróty, mówi Korkut odpowiedni , badacz z Centrum Inżynierii w Medycynie, który kierował pracami.

To przeskakuje inne podejścia, mówi Stefan Badylak , specjalista inżynierii tkankowej na Uniwersytecie w Pittsburghu Centrum Medycyny Regeneracyjnej McGowan . Piękno tego podejścia polega na tym, że nie próbuje niczego syntetyzować. Próbuje odizolować trójwymiarowe rusztowanie Matki Natury i wykorzystać to. Jeśli można to przełożyć na klinikę – a wciąż jesteśmy od tego daleko – to ogromny postęp.

Uygun i jej koledzy zaczęli od wątroby szczura, który zmarł z powodu braku tlenu. Decelularyzowali wątrobę detergentem, który zabijał pozostałe komórki i usuwał ich szczątki. Pozostało delikatne rusztowanie z białek i cukrów oraz inne struktury pozakomórkowe, w tym architektura naczyń krwionośnych – najbardziej złożony aspekt wątroby, najtrudniejszy do powielenia i najbardziej niezbędny do przetrwania nowych komórek. Naukowcy zaszczepili rusztowanie komórkami wątroby wyizolowanymi ze zdrowych wątrób szczurów, a także komórkami śródbłonka, aby wyściełać naczynia krwionośne, a wynik pozostawał funkcjonalny w hodowli przez 10 dni.

Polewanie wątroby: Po wysianiu na rusztowanie zdrowych komórek wątroby, umieszcza się je w hodowli in vitro. Różowy płyn krążący w rusztowaniu zawiera składniki odżywcze niezbędne do utrzymania komórek przy życiu. Rusztowanie nie zostało jeszcze zasiane zdrowymi komórkami.

Naukowcy przeszczepili również szczurom dwudniowe zrekonstruowane wątroby, łącząc je z układem naczyniowym zwierząt. Po ośmiu godzinach wątroba nadal włączała dopływ krwi zwierząt i pozostawała funkcjonalna, czego nigdy wcześniej nie robiono w przypadku tak skomplikowanego, skonstruowanego narządu. To bardzo obiecujące podejście, które zrewolucjonizuje dziedzinę inżynierii tkankowej wątroby, mówi Basak Uygun. To szczególnie wymagający narząd, ponieważ wymaga stałego i intensywnego krążenia krwi. Więc jeśli można to zrobić dla wątroby, to duży postęp.

To bardzo dobra praca i rozwija pole, pokazując coraz więcej, że te rzeczy faktycznie można zrobić i są możliwe, mówi Anthony Atala , dyrektor Instytutu Medycyny Regeneracyjnej w Wake Forest University Baptist Medical Center, który zastosował zarówno druk atramentowy, jak i metodę decelularyzacji. Narządy lite są niezwykle złożone, ponieważ mają o wiele więcej komórek na centymetr niż jakikolwiek inny rodzaj tkanki. A jak uzyskać ukrwienie tak dużej objętości komórek? Narządy pozbawione komórek są dobrą strategią zachowania tkanki naczyniowej.

Pozostało jednak kilka dużych przeszkód. Pierwszym problemem jest to, że obecna metoda nie jest w stanie zapełnić naczyń krwionośnych wystarczająco gęsto, aby umożliwić krążenie krwi przez ponad 24 godziny. Odsłonięty kolagen rusztowania powoduje koagulację i krzepnięcie krwi, dlatego Uygun pozostawił przeszczepione wątroby tylko na osiem godzin.

Drugą przeszkodą będzie znalezienie stałego źródła zdrowych komórek wątroby człowieka. Naukowcy uważają, że w bliższej perspektywie mogą polegać na komórkach od zdrowych dawców. (Zdrowa wątroba może zregenerować się do pełnej wielkości w ciągu zaledwie kilku tygodni.) Jednak w dalszej kolejności nauka o komórkach macierzystych może być wystarczająco zaawansowana, aby ludzie mogli być dawcami własnych komórek, umożliwiając naukowcom różnicowanie ich w laboratorium w komórki wątroby, które nie wywoła reakcji układu odpornościowego i użyje ich do zasiania rusztowania.

Korkut Uygun i jego koledzy już pracują nad rozwiązaniem problemu naczyń krwionośnych i uważają, że w ciągu dwóch lat powinni mieć w pełni funkcjonalne przeszczepy wątroby u szczurów. Mamy nadzieję, że pojawi się w klinice za 5-10 lat, mówi. To przy założeniu, że nic nie pójdzie nie tak.

To kusząca perspektywa. Stanowi to potencjalną terapię dla tych pacjentów, którzy nie mają szczęścia na przeszczep lub nie kwalifikują się do przeszczepu, mówi Badylak. To wspaniały krok naprzód.

ukryć