Ученые НИУ МИЭТ и Сеченовского университета совместно создали тканеинженерные «заплатки»

Врачи придумали, как спасти пациентов с ишемическим поражением сердца и сосудов, наступающим после обширных инфарктов, без трансплантации органа. Они создали тканеинженерные «заплатки», которые заселяют живыми клетками сердца и пересаживают больному. Здоровые ткани постепенно замещают собой патологические. Сама «заплатка» за четыре месяца растворяется в организме без следа — ткани сердца регенерируют, и оно начинает нормально функционировать. Методика, разработанная российскими специалистами, уже проходит испытания на крысах и кроликах.

Тонкие гибкие пластины

Ученые Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова совместно с Московским институтом электронной техники (НИУ МИЭТ) провели первую стадию доклинических испытаний врастающих в сердце «заплаток». Как рассказал «Известиям» заведующий лабораторией биомедицинских нанотехнологий Сеченовского университета, старший научный сотрудник МИЭТ Александр Герасименко, так называемые заплатки представляют собой тканеинженерные конструкции в виде тонких гибких пластин, которые состоят из матрикса (подложки) и собственных клеток пациента.

- Наша цель – заменить отмершую часть сердца. Мы изготавливаем в условиях стерильной лаборатории матрикс, который напитываем живыми клетками сердца пациента – кардиомиоцитами и стволовыми, – рассказал эксперт.

Форму «заплаток» заранее моделируют на компьютере с помощью специальной программы, которая также разработана в Сеченовском университете. Очертания конструкции в точности соответствуют поврежденным в результате инфаркта тканям сердца, которые нужно заменить. Затем полученные заготовки заселяют клетками сердца, которые в течение определенного срока «растут» в биореакторах. После этого пациента готовят к операции, в ходе которой пересаживают ему заготовки. Ученые уверены, что такая методика позволит перенесшим обширный инфаркт пациентам избежать трансплантации сердца.

Послойное соответствие

Саму «заплатку» печатают на уникальном, разработанном в МИЭТ биопринтере, который выпаривает необходимую заготовку из суспензии клеток. Конструкция получается трехуровневой: в ней присутствуют альбуминовый, хитозановый и коллагеновый слои, каждый из которых совместим с определенным типом тканей сердца.

- Наша «заплатка» имитирует трехмерную структуру мышечного органа, – пояснил Александр Герасименко. – Внутренний слой – эндокард (оболочка, выстилающая сердечные камеры), миокард (средний мышечный слой) и перикард (внешняя оболочка). Эндокард контактирует с кровью и венами, мы имитируем его слоем белка альбумина. Благодаря этому эритроциты не разрушаются при контакте с ним в отличие от синтетических конструкций. Коллаген имитирует средний слой – миокард. А хитозан – перикард.

Такая трехмерная конструкция позволяет добиться того, что внутрь «заплатки» прорастают сосуды. А матрикс биодеградирует в течение четырех месяцев. Врачи уверены, что новая методика позволит спасти людей с обширным некрозом тканей сердца от пересадки, а также помочь тем, кто пережил удаление аневризмы сосудов (сосудистая патология, которая может привести к летальному исходу. – «Известия»).

Внутренняя регенерация

Создание таких тканеинженерных конструкций – шаг к медицине будущего, уверен врач-кардиолог, директор Института персонализированной медицины Сеченовского университета Филипп Копылов.

- Пока мы не можем запустить процессы регенерации тканей после некроза тканей мышц сердца самостоятельно, без оперативного вмешательства, – отметил эксперт. – Нам нужны конструкции, выращенные в лаборатории. Но это первый шаг к той самой безоперативной медицине, когда, по сути, мы заставляем ткань регенерировать, хоть и окольными путями.

Предложенная учеными Сеченовского университета методика восстановления поврежденных участков сердечной мышцы крайне актуальна для современной кардиологии, считает старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии и генной инженерии Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ (вуза – участника проекта «5-100») Владимир Зурочка.

- Поражение сердечной мышцы, в частности, при инфаркте миокарда, как правило, является необратимым. Вследствие нарушения ее кровоснабжения из-за тромбоза одной из артерий сердца атеросклеротической бляшкой происходит некроз тканей сердечной мышцы, что ведет к нарушению работы всего сердца, – рассказал ученый. – Считаю, что после подтверждения полученных результатов путем проведения доклинических и клинических испытаний данный метод найдет широкое применение в современной кардиохирургии и трансплантологии, что непременно приведет к улучшению не только качества жизни, но и показателей выживаемости пациентов с различной патологией сердца.

Однако предстоит преодолеть еще много сложностей для того, чтобы такие операции проходили успешно, уверен профессор, заведующий лабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ Константин Агладзе.

- Матрикс-подложка для выращивания кардиомиоцитов должна быть очень тонкой, не более 100 микрон, чтобы не нарушить метаболический обмен и снабжение кислородом в клетках. Кардиомиоциты очень чувствительны к гипоксии, а прорастание сосудов – медленный процесс, он может занять дни или даже недели, – отметил специалист.

Трехмерные тканеинженерные конструкции, восстанавливающие ткани сердца, сейчас испытывают на животных – кроликах и крысах. Первая стадия доклиники завершится в октябре нынешнего года.

Источник: «Известия»