Выращенные в лаборатории свиные легкие - отличная новость для будущего трансплантации органов

Даже если они еще не совсем готовы к приему пациентов.

Отредактировано 2023-15-06
Инженерная фотография

Тысячи американцев ежегодно проходят операцию по пересадке легких, чтобы заменить органы, отказывающие по одной из десятков причин. Но эти ткани невероятно хрупки, и пятилетняя выживаемость при пересадке легких составляет всего 50-60 процентов. Просто не существует достаточного количества жизнеспособных доноров легких, идеально подходящих для организма реципиента, и даже если врачи вносят изменения в донорское легкое, чтобы сделать его более жизнеспособным, всегда существует опасение, что иммунная система пациента отторгнет новый орган. Иммунодепрессанты снижают эту вероятность, но при этом повышают риск заражения пациента серьезной инфекцией. В результате многие люди умирают от осложнений во время ожидания или вскоре после трансплантации.

Биоинженерное легкое стало бы потрясающим решением многих из этих проблем. Появление современной медицины позволило врачам фактически с нуля создать человеческое легкое в лаборатории - монументальный подвиг, который Джоан Николс и ее коллеги из Техасского медицинского университета совершили в 2014 году. Спустя годы они представили результаты очередного раунда испытаний, которые продемонстрировали успешную трансплантацию одного выращенного в лаборатории легкого свиньям без необходимости применения иммунодепрессантов, что в конечном итоге приблизило перспективу биоинженерной трансплантации легких к реальности.

"До сих пор было проведено несколько исследований на мелких животных, но там был короткий период выживания", - говорит Николс, ведущий автор нового исследования, опубликованного в среду в журнале Science Translational Medicine. "Это первый случай пересадки целого биоинженерного легкого".

Роль свиней в будущей трансплантации органов не представляет собой ничего нового: это крупные животные, имеющие довольно большое сходство с человеком в том, что касается размеров органов, и их довольно легко найти и вырастить. Но органы свиней - это не человеческие органы, и даже с такими новыми инструментами, как редактирование генов, все еще существуют большие риски в попытках заставить наши тела ужиться с этими новыми видами гостей. Но биоинженерное легкое, созданное из собственных клеток реципиента, должно быть более совершенным при пересадке обратно свинье, чем целое легкое, приобретенное отдельно.

Хотя строительство легкого с нуля - дело кропотливое, общий процесс не так уж сложен для понимания. Фактически, он похож на то, как вы можете построить что-либо. Для начала нужно сделать каркас - основу из жестких, гибких белков (коллагена и эластина), на которой будут расти клетки и кровеносные сосуды органа. В данном случае исследователи сделали этот каркас, взяв органы мертвых свиней и замочив их в смеси сахара и моющего средства, после чего остался "скелет" легкого.

Затем команда отправляется к свинье-реципиенту для испытаний и удаляет одно легкое, чтобы использовать его в качестве источника клеток для биоинженерного легкого. После обработки каркаса гидрогелями, наполненными факторами роста и наночастицами, они добавляют клетки легкого, инициируют развитие кровеносных сосудов и позволяют всему этому расти в биореакторе в течение 30 дней.

Николс и ее команда заметили, что когда биоинженерные легкие попали к соответствующим свиньям, в них образовались жизнеспособные кровеносные сосуды, соединенные с остальной сосудистой системой животного. Легкие продолжали нормально расти и развиваться в организме каждого животного. По-настоящему необычной частью новых результатов стало успешное развитие и созревание микрососудов легких - места, где происходит сложный обмен кислорода с кровью.

Команда успешно пересадила четыре свиных легких четырем свиньям-реципиентам, которые оставались живыми в течение 10 часов, двух недель, одного месяца и двух месяцев после операции. Исследователям потребовалось извлечь биоинженерные легкие для более тщательного изучения того, насколько хорошо они прижились в организме, поэтому вполне возможно, что свиньи могли жить в здоровом состоянии гораздо дольше двух месяцев.

Несомненно, новые результаты заслуживают одобрения, но никто, и в первую очередь исследовательская группа, не забегает слишком далеко вперед. Николс называет последние испытания "небольшим доклиническим проектом" и подчеркивает, что "то, что мы делаем, - это хорошо, но это не будет поддерживать производство легких для клиники. Нам нужно лучшее оборудование, которое действительно отвечает потребностям проекта", а также большее финансирование. Испытания на других животных моделях, а затем на людях также могли бы подкрепить полученные результаты.

Более того, "нам действительно нужно доказать, что животные могут выжить, питаясь только кислородом, поставляемым биоинженерными легкими", - говорит она. Необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше проиллюстрировать, насколько хорошо биоинженерные легкие поддерживают оксигенацию и газообмен. Идеальным вариантом было бы, если бы свиньи-реципиенты прожили с пересаженными легкими от шести до 12 месяцев, закрыли нормальное легкое ("это легко сделать, и животное не пострадает", - говорит Николс) и показали, что они могут выжить только на биоинженерном легком. "Это доказало бы нашу концепцию! Похоже, что легким, которые мы делаем, нужно время, чтобы полностью созреть в организме животного".

Отвечая на вопрос, действительно ли эта работа может привести к созданию выращенных в лаборатории человеческих легких для пациентов, Николс выразил уверенность, что если будущие испытания оправдают себя и команда сможет найти достаточное финансирование для своей работы, они смогут провести клинические испытания в ближайшие пять-восемь лет.

Тем не менее, им, возможно, нужно сделать передышку (простите за каламбур). "Этот проект занял 15 лет, и мы очень рады, что у нас все получилось", - говорит Николс, добавляя, однако, что "сейчас мы очень устали".