16:1509.06.15

Лапка выросла в пробирке

Лапка выросла в пробирке

Впервые в мире при помощи биотехнологий ученым удалось вырастить полноценную замену конечности живого существа: крыса получила новую лапку, которая была создана на основе донорского каркаса, а также клеток самого грызуна и человека. Лапка была пересажена крысе и доказала свою работоспособность.
Выращивание органов - перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание полноценных жизнеспособных органов. В качестве основы для будущего органа могут служить как плюрипотентные стволовые клетки, так и специальные биологические каркасы, на которые потом наращиваются клетки живых тканей.
Стволовые клетки - это незрелые клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. В 2006 году японские исследователи нашли способ превращения дифференцированных стволовых клеток (то есть тех, которые уже выполняют в организме конкретную функцию) в плюрипотентное состояние. Это означало, что
ученые могут брать стволовые клетки взрослого организма и путем перепрограммирования превращать их в клетки, составляющие другую ткань или внутренний орган.
На основе этой методики в 2014 году ученые сумели вырастить человеческий желудок - правда, его диаметр составлял около 3 мм. Несмотря на свою миниатюрность, этот органоид повторял структуру настоящего желудка. Главным достижением исследователей стало то, что им удалось заставить плоскую клеточную структуру, сформированную из стволовых клеток, превратиться в трехмерный объект - трубку, прототип желудочного мешка. Авторы исследования, о котором сообщалжурнал Nature, назвали свое достижение не органом, а органоидом. Несмотря на то что внутри мини-желудка присутствовали характерные складки и участок, контролирующий работу пищеварительных ферментов, некоторых важных признаков настоящего органа у него не было.
Несмотря на некоторые недостатки, модель желудка смогла стать прекрасным объектом для изучения естественной реакции органа на бактерию Helicobacter pylori, которая часто служит причиной развития гастритов, язв и даже рака: бактерии хватило суток, чтобы спровоцировать ранние этапы гастрита и активировать один из онкогенов.
Внутренние органы могут выращиваться и при использовании специальных каркасов - как искусственно изготовленных, так и натуральных, взятых от донорских органов. Каркас представляет собой точную копию органа пациента и состоит из прочного и пористого материала. Этот материал засеивается собственными клетками человека, взятыми из костного мозга. Прикрепление клеток к каркасу длится несколько суток и происходит в биореакторе - приборе, который создает благоприятные условия для развития культивируемых в нем микроорганизмов и клеток. В 2012 году в России была проведена первая в мире операция по пересадке пациентке изготовленной таким образом трахеи и части гортани. Проводил операцию скандально известный хирург Паоло Маккиарини.
Команда ученых под руководством Гаральда Отта из Массачусетской больницы общего профиля не первый год занимается выращиванием органов на каркасах, полученных от донорских органов: так, в 2010 и в 2013 годах журнал Nature Medicine сообщал об успехах врачей в выращивании легкого и почки. Уникальность методики специалистов заключается в том, что
требующий замены орган используется в качестве «шаблона»: он обрабатывается комбинацией химикатов, которые уничтожают клетки мягких тканей и оставляют обрамляющие их соединительные белки.
При изготовлении почки врачи заполняли «шаблон» клетками, извлеченными из зародыша крысы. Ученые добились того, что большая часть этих клеток проникла внутрь «шаблона» и закрепилась там, где раньше обитали клетки грызуна. Через несколько недель заготовка превратилась в полноценный орган, пропускающий через себя кровь и выделяющий мочу. Исследователи утверждают, что функционировала новая почка несколько хуже, чем второй, «родной» орган крысы, но при этом не наблюдалось ни кровотечений, ни отторжения организмом пересаженного объекта.
Несколько дней назад журнал Biomaterials сообщил еще об одном достижении команды Гаральда Отта. Впервые в мире ученым удалось вырастить в лабораторных условиях не внутренний орган, а конечность крысы - предплечье. Во время первого этапа работы с донорского органа - лапки крысы - удалялись все мягкие ткани, но «каркас» конечности сохранялся. В случае грызуна этот каркас составили коллагеновые структуры, формирующие мышцы, кровеносные сосуды, сухожилия и кости.
Второй этап работы заключался в «заселении» каркаса клетками, взятыми из тела той же крысы. При воссоздании кровеносных сосудов ученые также воспользовались клетками человеческого эндотелия - слоя, который выстилает внутреннюю часть сосудов и сердечные полости. По словам Отта, это
обеспечило сосудам прочность и сделало невозможным их разрыв при начале циркуляции крови.
Лапка крысы сформировалась в биореакторе в течение 2-3 недель. В завершение работы исследователи покрыли ее кожей. Перед тем как пересадить конечность грызуну, ученые убедились, что мускулы способны нормально функционировать: для этого через них пропускали электрический ток и наблюдали за сокращением мышц. После трансплантации по лапке начала циркулировать кровь. Теперь исследователям предстоит убедиться в том, что крыса научится полноценно пользоваться новой лапкой, а также в том, что организм грызуна не начнет отторгать конечность.
Гаральд Отт заявляет, что в настоящее время он и его коллеги работают над выращиванием лапы примата: ученым уже удалось освободить ее каркас от мягких тканей. Однако исследователи не рассчитывают на быстрый результат: по их мнению, до создания первой человеческой руки, которая будет способна заменить утраченную конечность, пройдет еще не менее десятилетия.

Поделиться:

НОВОСТИ МУРМАНСКА И
МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

15:48В Мурманске продолжается ежедневная уборка улиц от снега

15:30Неуклюжего грабителя в Кандалакше поймали по горячим следам

15:15М-Моторс Премиум - три года на Мурманском рынке

15:07Самые популярные за 100 лет автомобили собрали в одном рейтинге

15:00В Мурманске полицейские нашли угнанный в Петрозаводске микроавтобус

14:42В Североморске юнармейцы проходят начальную военную подготовку

14:27Жители Кандалакши написали жалобу на соседей-«электрообогревщиков»

14:10Туристы из Испании трое суток шли на лыжах от Ловозера до Териберки

13:52В Североморске подростки прыгали по крышам девятиэтажек ради селфи

13:50Водительские права отныне можно менять в МФЦ

13:36На улучшение сельских клубов в Мурманской области выделено более 3,5 млн

13:20В Мурманске за день сгорели два нежилых дома

13:05Житель Апатитов в подъезде до смерти избил знакомого

12:51«Красотками пенсионного возраста» стали жительницы Кандалакши и Оленегорска

12:26За выходные в травмпункт из-за гололёда обратились почти 200 мурманчан

12:10Начинающих водителей ограничили в правах

12:10«Норникель» организовал в Мончегорске «Полярную олимпиаду»

11:56Антимонопольщики возбудили дело против Совета депутатов Никеля

11:34По дороге в Никель КамАЗ сбил иномарку

11:15В Мурманске пикет против коррупции прошёл без задержаний

10:59У бизнесмена из Мурманска изъяли арсенал наркотиков

10:41В Мурманске торжественно откроют фестиваль «Юные инженеры Арктики»

10:27В Мурманске сбили двух 80-летних пенсионерок

10:15В Мурманской области работают 118 снегоуборочных машин

Все новости