Биопечатные аорты успешно имплантированы крысам, что дает новую надежду на восстановление сосудов
Исследователи из Йельского университета создали синтетическую аорту, напечатанную на 3D-биопринтере, которую они успешно имплантировали крысам. Эта технология может продвинуть вперед лечение сердечно-сосудистых заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца или заболевание периферических артерий, позволяя ученым проектировать и заменять кровеносные сосуды у людей.
Результаты своих исследований группа опубликовала в журнале Scientific Reports .
Благодаря этому новому подходу ученые смогут использовать собственные клетки человека или клетки донора для быстрого создания индивидуально разработанных тканей, соответствующих размеру и форме заменяемых частей сосудистой сети.
Современные методы лечения тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний включают использование трансплантатов, изготовленных из собственных тканей пациента (аутологичных) или синтетических материалов . Однако аутологичные трансплантаты требуют инвазивной хирургии и имеют значительную частоту неудач, а синтетические трансплантаты ограничены крупными кровеносными сосудами и склонны к утечкам и вредоносной бактериальной колонизации.
Биопечатная сосудистая сеть могла бы стать лучшим решением.
«Это станет еще одной альтернативой для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, которая позволит им поддерживать более высокое качество жизни», — говорит Джон Гейбель, доктор наук, доктор медицинских наук, почетный профессор хирургии (желудочно-кишечного тракта) и клеточной и молекулярной физиологии, а также главный исследователь исследования.
Новое доказательство концепции биопечати сосудов
Ранее ученые пытались биоинженерить ткани, используя биореактор, камеру с пористой трубкой в центре, в которую они вводили клетки. Главным недостатком этого метода является то, что он занимает много времени — создание жизнеспособных тканей может занять несколько недель.
В новом исследовании ученые изучили возможность биопечати аорт. Они культивировали основные клетки, из которых состоит аорта — клетки аорты, клетки гладких мышц и фибробласты — у крыс. Затем они загрузили шприцы в биопринтер, который выталкивал эти клетки на вращающуюся трубку из нержавеющей стали. После инкубации клеток в течение пары дней биопечатные аорты были готовы к имплантации.
Исследователи протестировали свои синтетические сосудистые структуры на 20 крысах. Двадцать дополнительных крыс прошли ту же хирургическую процедуру без имплантации аорты. Крысы в обеих группах возобновили нормальное поведение после операции и оставались в хорошем здравии. Примечательно, что процедура также была успешной у крыс, которым были пересажены аорты из клеток другого животного.
Команда утверждает, что это доказательство концепции использования биопечатной сосудистой сети для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. «Вы можете подумать, что от крысы до человека очень далеко, но это не так», — говорит Гейбель. «Это всего лишь вопрос размера — людям потребуется гораздо больше клеток».
Возможность использования клеток донора может помочь еще больше сократить время ожидания пациентом биопечатного сосуда. «Теоретически нам не нужно будет собирать клетки у пациента с сердечно-сосудистым заболеванием », — говорит Гейбель. «Мы могли бы собрать их у другого человека и начать культивировать их, чтобы у нас было достаточно клеток, готовых к использованию».
По словам Гейбела, возможность биопечати сосудов человека в течение нескольких дней может иметь последствия, меняющие жизнь. Например, у людей с диабетическими заболеваниями стоп часто наблюдается плохое кровообращение, что снижает приток крови к стопам. Если не лечить, может потребоваться ампутация. Изготовленные на заказ кровеносные сосуды могут стать новым методом лечения этого состояния, который поможет спасти стопу.
«Вы знаете старую поговорку — «один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для человечества», — говорит Гейбель. «Это первый шаг к будущему технологий, которые позволят нам кардинально изменить то, как мы помогаем пациентам».