Сибирские исследователи совместно с американскими коллегами разработали способ выращивания нового кровеносного сосуда непосредственно в живом организме.
Выращивание требуемого органа в организме пациента — одно из быстро развивающихся направлений тканевой инженерии. Ставший уже классическим подход, предполагающий выращивание органа из стволовых клеток пациента в биореакторе (на биодеградируемой матрице), не годится, поскольку требует значительного времени.
Сибирские исследователи совместно с американскими коллегами разработали способ выращивания нового кровеносного сосуда непосредственно в живом организме. Выращивание требуемого органа в организме пациента — одно из быстро развивающихся направлений тканевой инженерии. Ставший уже классическим подход, предполагающий выращивание органа из стволовых клеток пациента в биореакторе (на биодеградируемой матрице), не годится, поскольку требует значительного времени.
При выращивании органа в организме матрица из биодеградируемого материала помещается непосредственно в тот орган, часть которого необходимо восстановить. Формирование нового органа (или его части) происходит благодаря тому, что стволовые клетки способны мигрировать в зоны повреждения, где они активно делятся, синтезируют межклеточное вещество и восстанавливают ткани. Тем временем матрица постепенно разрушается и выводится из организма.
Основываясь на данном подходе, сотрудники НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН совместно с коллегами из Кливлендского медицинского центра (Cleveland VA Medical Center, США) разработали тканеинженерный внутрисосудистый графт («каркас»), который имплантируется в повреждённую (например, из-за атеросклеротических бляшек) область кровеносного русла. В качестве основы для графта исследователи использовали синтетический полимер — поликапролактон. Синтетические полимеры прочнее природных, поэтому их чаще применяют для изготовления тканеинженерных матриц. Разрушение поликапролактона в организме происходит в течение длительного времени — более одного года, чего должно быть достаточно для формирования нового полноценного кровеносного сосуда.
Сосудистый графт из поликапролактона диаметром 2 мм изготавливают методом электроспиннинга. Несмотря на своё название, электроспиннинг не имеет ничего общего с электрической удочкой и рыбалкой — это способ создания очень тонких волокон из раствора полимера под действием электростатических сил. Получаемые таким методом материалы состоят из волокон диаметром от нано- до микрометрового. Так волокна графта из поликапролактона имеют диаметр около 3 мкм, они переплетаются между собой, образуя огромное количество пор. Поры для материала графта очень важны: стволовые клетки могут проникать в стенку пористой матрицы. Они располагаются в порах, как в нишах, где активно делятся, растут и вырабатывают межклеточное вещество.
Как показали исследования, сосудистые графты из поликапролактона не вызывают образования тромбов и по прочности и эластичности не уступают другим синтетическим и биологическим протезам, которые используются в настоящее время в сердечно-сосудистой хирургии. А это значит, что после имплантации в кровеносное русло они способны выдерживать нагрузку, создаваемую током крови, и выполняют свою функцию.
Созданные графты испытали на лабораторных крысах. Их имплантировали в брюшную часть аорты животных и в течение года контролировали проходимость для крови. По прошествии года исследователи обнаружили, что вся пористая стенка матрицы сплошь пронизана клетками, между которыми находилось межклеточное вещество — коллагеновые и другие волокна. Вся внутренняя поверхность матрицы была покрыта эндотелиальными клетками, формирующими внутреннюю выстилку сосуда, то есть сформировался новый кровеносный сосуд. Проведённые исследования показали, что в организме крысы сосудистые графты прекрасно функционируют и остаются проходимыми в течение длительного времени. Теперь учёные планируют дальнейшее совершенствование и тестирование матриц из поликапролактона.
Отметим, что новый подход к выращиванию кровеносных сосудов позволит не только очень быстро оказывать помощь пациенту, но и значительно снизить затраты на выращивание органа. Не говоря уж о том, что тканеинженерный метод избавляет пациента от возможных повторных операций, осложнений и побочных эффектов, с которыми приходится сталкиваться сегодня при использовании «классических» стентов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
