Растем вместе с хозяином
Сердечные клапаны, созданные в лаборатории, могут расти вместе с реципиентом
Анна Юдина, «Научная Россия»
Революционное открытие потенциально может сократить количество операций по замене сердечного клапана у детей, сообщает пресс-релиз Lab-created heart valves can grow with the recipient со ссылкой на Science Translational Medicine (Syedain et al., Pediatric tri-tube valved conduits made from fibroblast-produced extracellular matrix evaluated over 52 weeks in growing lambs).
Новое исследование, проведенное специалистами из Университета Миннесотских городов-побратимов из Научно-инженерного колледжа и Медицинской школы, впервые показывает, что созданные в лаборатории сердечные клапаны, имплантированные молодым ягнятам, способны расти внутри реципиента в течение года. Клапаны также показали снижение кальцификации и улучшенную функцию кровотока по сравнению с клапанами животного происхождения, используемыми в настоящее время при тестировании на модели растущего ягненка.
В случае подтверждения у людей эти новые сердечные клапаны могут предотвратить необходимость повторных операций по замене клапана у тысяч детей, которые ежегодно рождаются с врожденными пороками сердца. Клапаны также можно хранить не менее шести месяцев, что означает, что они могут предоставить хирургам готовый вариант лечения.
«Это огромный шаг вперед в педиатрических исследованиях сердца, – сказал Роберт Транквилло, старший научный сотрудник исследования и профессор кафедры биомедицинской инженерии и кафедры химической инженерии и материаловедения Университета Миннесоты. – Это первая демонстрация того, что клапан, имплантированный в модель крупного животного, в нашем случае ягненка, может вырасти вместе с животным. Это значительно продвигает нас на пути к будущим клиническим испытаниям на детях. Мы взволнованы и оптимистичны по поводу возможности того, что это действительно станет реальностью в ближайшие годы».
В настоящее время исследователи не смогли разработать сердечный клапан, который мог бы расти и поддерживать функцию для педиатрических пациентов. Единственными приемлемыми вариантами для этих детей с пороками сердца являются клапаны, сделанные из химически обработанных тканей животных, которые часто становятся нефункциональными из-за кальцификации и требуют замены, потому что они не растут вместе с ребенком. Этим детям часто приходится переносить до пяти (или более) операций на открытом сердце, пока во взрослом возрасте не будет имплантирован механический клапан. Кроме того, им приходится всю жизнь принимать антикоагулянты.
В этом исследовании Транквилло и его коллеги использовали гибрид тканевой инженерии и регенеративной медицины для создания растущих сердечных клапанов. В течение восьминедельного периода они использовали специализированный метод тканевой инженерии, который они ранее разработали для создания сосудоподобных трубок в лаборатории из клеток кожи послеродового донора. Для разработки трубок исследователи объединили донорские клетки кожи овцы в желатиноподобном материале, называемом фибрином, в форме трубки, а затем с помощью биореактора предоставили питательные вещества, необходимые для роста клеток.
Затем исследователи использовали специальные детергенты, чтобы смыть все клетки овцы с тканеподобных трубок, оставив бесклеточный коллагеновый матрикс, который не вызывает иммунной реакции при имплантации. Заготовки можно хранить и имплантировать, не требуя индивидуального роста с использованием клеток реципиента.
Следующим шагом было точно сшить три из этих трубок (диаметром около 16 мм) вместе в замкнутое кольцо. Затем исследователи слегка подрезали их, чтобы создать створки, имитирующие структуру, похожую на сердечный клапан диаметром около 19 мм.
«После этих начальных шагов он выглядел как сердечный клапан, но тогда возник вопрос, может ли он работать как сердечный клапан и может ли он расти, – сказал Транквилло. – Наши результаты подтвердили оба факта».
Это второе поколение трехтрубных клапанов было имплантировано в легочную артерию трех ягнят. Через 52 недели клапан регенерировался, поскольку его матрица заселялась клетками ягненка-реципиента, а диаметр увеличился с 19 мм до физиологически нормального клапана примерно на 25 мм. Исследователи также отметили увеличение длины створок клапана на 17–34% по данным ультразвукового исследования. Кроме того, исследователи показали, что трехтрубные клапаны работают лучше, чем существующие клапаны животного происхождения, практически без кальцификации или свертывания крови, которые наблюдались у других клапанов после имплантации ягнятам того же возраста.
«Из предыдущих исследований мы знали, что сконструированные трубки обладают способностью к регенерации и росту в модели растущего ягненка, но самая большая проблема заключалась в том, как поддерживать функцию створки в растущем клапанном канале, который проходит 40 миллионов циклов в год, – сказал Зишан Сиэдайн, ведущий исследователь исследования и старший научный сотрудник Университета Миннесоты в лаборатории Транквилло. – Когда мы увидели, как хорошо работают клапаны в течение всего года при развитии молодого барашка во взрослого барана, это было очень интересно».
Транквилло сказал, что следующие шаги – имплантировать трехтрубный клапан непосредственно в правый желудочек сердца, чтобы имитировать наиболее распространенное хирургическое вмешательство, а затем начать процесс запроса разрешения Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для клинических испытаний на людях в течение следующих нескольких лет.
«Если мы когда-нибудь сможем одобрить эти клапаны для детей, это окажет такое большое влияние на детей, страдающих сердечными пороками, и их семьи, которым приходится иметь дело с огромным стрессом от многочисленных операций, – сказал Транквилло. – Мы могли бы потенциально сократить количество операций, которые придется перенести этим детям, от пяти до одной – это мечта».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru