Компьютер в помощь

Международная группа исследователей из Цюрихского университета (Швейцария), Технического университета Эйндховена (Нидерланды) и Клиники Шарите (Германия) в рамках проекта LifeValve впервые использовала компьютерную программу чтобы предсказать, как выращенные в лаборатории сердечные клапаны будут изменяться и функционировать после имплантации животным моделям. Это позволило оптимизировать строение и состав имплантов и разработать индивидуальный дизайн с учетом особенностей организма-реципиента.

Врожденные и приобретенные пороки сердца являются одной из основных причин заболеваемости и смертности во всем мире. Современные протезы имеют клинические ограничения из-за их искусственного характера и отсутствия способности изменяться после имплантации. Дети с врожденными пороками сердца, которым выполнили замену клапана, вынуждены подвергаться повторным операциям из-за роста организма и необходимости в протезе большего размера. Протезы животного происхождения (от коров или свиней) со временем изнашиваются и также требуют замены.

Клапаны, созданные с помощью тканевой инженерии, лишены этих недостатков – они подстраиваются под изменения, происходящие в организме, поэтому не требуют замены.

Основным препятствием для длительной работе такого клапана in vivo является его неконтролируемое изменение после имплантации. В первую очередь, это укорочение створок клапана, часто приводящее к недостаточности имплантата, независимо от технологии, использовавшейся для его создания.

Саймон Хёрструп (Simon P. Hoerstrup) и его коллеги разработали компьютерную программу для проектирования клапана с учетом возможного ремоделирования после имплантации в живой организм. Выращенные по этим проектам клапаны лёгочной артерии были имплантированы овцам, а затем за их изменениями наблюдали в течение одного года.

Сердечные клапаны, созданные с помощью тканевой инженерии с применением компьютерного моделирования, продемонстрировали хорошие долгосрочные результаты. Девять из 11 имплантов продолжали функционировать. Компьютерное моделирование точно спрогнозировало, как створки клапанов будут укорачиваться in vivo во время динамического ремоделирования до достижения равновесия, это подтвердилось в исследовании.

Работа не только доказывает важность компьютерного моделирования в тканевой инженерии, но и демонстрирует безопасность и эффективность применения созданных с помощью биоинженерии имплантов. Это важный шаг на пути к широкому применению в кардиологии технологий тканевой инженерии. Кроме того, полученные результаты создают базу для внедрения в клиническую практику других новинок биоинженерии.

Статья M. Y. Emmert et al. Computational modeling guides tissue-engineered heart valve design for long-term in vivo performance in a translational sheep model опубликована в журнале Science Translational Medicine.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Zurich: Computer-Designed Customized Regenerative Heart Valves.