Как вырастить искусственную ногу
Чтобы вырастить искусственную ногу, нужно взять соединительнотканный каркас от чьей-нибудь чужой конечности и заполнить его новыми клетками – желательно, своими.
Наши ноги и руки сделаны из мышц, костей, хрящей, кровеносных сосудов, связок, кожи, и всё оно соединяется так искусно, что, кажется, взамен утраченной руки или ноги проще сделать полностью искусственный протез, нежели пытаться в точности повторить природу. Тем не менее, именно это удалось сделать исследователям из Общеклинической больницы штата Массачусетс, которые сумели воссоздать конечность из клеточного материала. Правда, пока речь идёт не о человеческих руках и ногах, а о лапке крысы.
Суть работы состояла в следующем. Как известно, кроме клеток в любых органах и тканях есть ещё межклеточный матрикс, состоящий из белков, гликопротеинов, липидов и т. д. Матрикс помогает клеточной массе держать форму, формируя что-то вроде каркаса, за который клетки могут держаться. Их можно удалить с помощью специальных детергентов, причём сам каркас останется нетронутым. И вот, пропуская детергент через переднюю конечность, взятую у мёртвой крысы, Харальд Отт (Harald C. Ott) и его коллеги счистили с неё все клетки, но так, что матрикс кровеносных сосудов и мышц остался на месте. Процедура заняла 52 часа, а что происходило при этом с лапкой, можно увидеть здесь. В результате получилось что-то вроде объёмного контура конечности, который теперь предстояло наполнить новым клеточным содержимым.
Лапку помещали в биореактор, в котором ей предстояло обрасти клетками. Сначала их растили отдельно, а потом вводили в «пустую» конечность: клетки, которые должны были восстановить сосуды, помещали в матрикс, оставшийся от вен и артерий, те, которые должны были восстановить мышцы, вводили в мышечные оболочки. Через пять дней конечность обрабатывали слабым электрическим током, чтобы мышечные клетки сформировали правильные мышцы, а через две недели проверяли, что получилось.
В статье в Biomaterials авторы пишут, что и сосудистые, и мышечные клетки сделали всё правильно. Крысиная лапка получила новые сосуды и новые мышцы, и, когда её пересадили другой крысе, сосуды обеспечили циркуляцию крови, а мышцы сокращались в ответ на электрическую стимуляцию – лапка сгибалась в запястье и сгибала фаланги пальцев. Стоит, правда, заметить, что нервов в лапке не было, так что крыса управлять новой передней ногой не могла. Исследователи собираются в ближайшее время заняться восстановлением именно нервной системы, чтобы пересаженную конечность можно было чувствовать и чтобы ей можно было управлять.
Сама по себе пересадка руки или ноги от одного человека другому сейчас уже не новость, однако в таком случае часто приходится усмирять иммунитет, который атакует новую конечность как чужеродное тело. С помощь клеток-предшественников, взятых у самого пациента, можно было бы вырастить все необходимые ткани ноги или руки, но тут возникает другая проблема: как эти ткани правильным образом организовать. С нуля вырастить конечность пока что не получается (разве что попробовать напечатать её на 3D-принтере), но зато можно попробовать использовать какой-нибудь каркас. Конечно, здесь тоже могут быть проблемы с иммунной системой, однако совсем не такие, как при пересадке всей ноги или руки, со всеми их клетками. К слову, авторам работы тем же способом удалось очистить от клеток переднюю руку павиана, так что осталось только правильно «начинить» её человеческими мышечными, нервными и эпителиальными клетками – и новая рука будет готова.
