Для пациентов с "изношенными" артериями созданы универсальные бесклеточные кровеносные сосуды

Биоинженерный кровеносный сосуд.

Фото R.D. Kirkton et al., Science Translational Medicine (2019).

Американские специалисты вырастили в лаборатории человеческие кровеносные сосуды, которые затем стали частью кровеносных систем пациентов, сообщается на сайте Йельского университета.

Как говорят учёные, в будущем такие образцы могут использоваться для замены артерий, повреждённых сердечно-сосудистыми заболеваниями.

На сегодняшний день, если сосуд человека сильно повреждён и не может более выполнять свои функции (что часто случается у пациентов, которым требуется постоянно проводить процедуру очистки крови, или гемодиализа), медики внедряют на его место имплантат, созданный из синтетических полимеров или донорской ткани. Но такие "чужеродные элементы" могут приводить к воспалению и часто отторгаются иммунной системой пациента.

Хизер Причард (Heather Prichard) из технологической компании Humacyte и учёные из Йельского университета и Университета Дьюка вырастили в лаборатории кровеносные сосуды, используя мышечные и эндотелиальные клетки (последние выстилают внутреннюю поверхность сосудов). Все клетки принадлежали умершим пациентам, которые пожертвовали свои тела науке.

Специалисты создавали каждый сосуд при помощи "посева" этих клеток на биоразлагаемый клеточный каркас (или, как говорят учёные, скаффолд). Клетки находились внутри биореактора, снабжавшего их питательными веществами. В этих условиях клетки размножались и выделяли белки, включая коллаген. Последние образовывали межклеточную сеть.

Спустя восемь недель скаффолд разрушился. После этого исследователи удалили донорские клетки с оставшегося сосуда из белков. Как пишут учёные в пресс-релизе, всё, что остаётся в итоге, – это прочные структуры из коллагена и других белков.

Специалисты назвали своё творение биоинженерными бесклеточными сосудами человека (human acellular vessel, HAV).

Биомедицинский инженер Йельского университета и соавтор работы Лаура Никласон (Laura Niklason) сравнивает полученный материал с многоквартирным домом без жильцов.

"Важно удалить клетки [доноров]. Тогда сосуды можно будет изготавливать большими партиями и хранить в операционных для имплантации любому пациенту", – говорит Причард.

Позднее учёные проверили, насколько хороши HAV. Для этого они имплантировали сосуды длиной 42 сантиметра и диаметром шесть миллиметров в предплечья 60 человек с почечной недостаточностью терминальной стадии. Эти пациенты обычно проходят процедуру гемодиализа три раза в неделю. В ходе неё из крови удаляются различные отходы жизнедеятельности организма (у здоровых людей эту функцию выполняют почки).

Поясним, что такая процедура проводится при помощи внедрения в руку пациента трансплантата из синтетического материала (например, тефлона), что повышает риск развития инфекций, отторжения "новичка" организмом и вызывает другие осложнения. Кроме того, такое медицинское вмешательство предполагает частые проколы сосудов, из-за чего они постоянно травмируются и быстро изнашиваются.

Специалисты внедрили в организм пациентов, которые постоянно проходят процедуру гемодиализа, новые биоинженерные бесклеточные сосуды.

В течение четырёх лет специалисты исследователи за состоянием пациентов и позднее взяли у 13 участников образцы тканей кровеносных сосудов. Оказалось, что внедрённые кровеносные сосуды развились в многослойные ткани, которые становились похожими на собственные кровеносные сосуды пациента и самостоятельно заживали после постоянных проколов.

В новых кровеносных сосудах учёными были обнаружены клетки гладкой мышцы, обычно составляющие стенки кровеносных сосудов, а также эндотелиальные клетки.

Что важно, у пациентов при этом не наблюдались иммунные или другие отрицательные реакции на биоинженерные кровеносные сосуды.

Как отмечает Причард, кровеносные сосуды не имели в своём составе донорских клеток, но со временем их "обжили" различные типы собственных клеток пациента. В результате HAV стали похожи на обычную живую ткань, добавляет исследовательница.

Добавим, что учёные не впервые выращивают в лаборатории кровеносные сосуды для имплантации человеку, и авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) о них подробно рассказывали. В частности, ранее другая исследовательская группа вырастила такие образцы при помощи стволовых клеток из околоплодной жидкости.

"Но мы первые, кто зашёл так далеко", – объясняет Причард в интервью ABC News.

Не секрет, что замена кровеносных сосудов необходима во многих ситуациях, например, при повреждении артерий или при сердечно-сосудистых заболеваниях. Кроме того, операция коронарного шунтирования включает в себя пересадку сосудов для восстановления нормального тока крови к сердцу.

В настоящее время медики используют собственные артерии или вены пациента. Впрочем, это не всегда возможно, поэтому иногда применяется имплантация синтетической трубки.

По словам авторов недавней работы, преимущество биоинженерных сосудов перед подобными имплантатами заключается в том, что они не приводят к образованию рубцов или воспалительным реакциям.

Такие биоинженерные сосуды могли бы также помочь людям, которые потеряли кровеносные сосуды в результате удаления опухоли или травмы, добавляет Кристофер Брёйер (Christopher Breuer), директор Центра регенеративной медицины при Национальной детской больнице в Колумбусе, не принимавший участие в работе.

В настоящее время специалисты продолжают улучшать процесс выращивания кровеносных сосудов, чтобы научиться производить десятки тысяч образцов в год.

Кроме того, они проводят клинические исследования, призванные показать, являются ли биоинженерные сосуды более эффективными в сравнении с синтетическими аналогами.

Научная статья по итогам исследовательской работы представлена в издании Science Translational Medicine.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о создании идеальных кровеносных сосудов человека, которые помогут справиться с диабетом.

Кроме того, исследователи нашли в костях человека кровеносные сосуды неизвестного типа.