Почечная достаточность

Американские ученые совершили прорыв в биоинженерной науке. Им впервые удалось вырастить из стволовых клеток полноценную искусственную почку. Жизнеспособность органа успешно проверили на крысе. Почка оказалась вполне функциональной, хотя и довольно слабой. Открытие поможет в будущем решить проблему нехватки донорских органов

Почечная достаточность

Законодательные ограничения, наложенные в большинстве стран на опыты по клонированию живых существ, высвобождают время и энергию ученых для исследований в смежных областях. Одной из самых актуальных и потенциально востребованных дисциплин является биоинженерия. Она изучает применение инженерных принципов в биологии и медицине. Специалисты этой отрасли создают генетически модифицированные организмы, которых панически боится весь мир, и выращивают искусственные органы и ткани для трансплантации человеку.

Сотрудники Главного госпиталя штата Массачусетс (Бостон) отчитались на страницах научного журнала Nature Medicine об удачно проведенном ими эксперименте по выращиванию биоинженерной почки из внеклеточного матрикса. Внеклеточный матрикс — это основа соединительной ткани, разнородное вещество, окружающее клетки организма. Матрикс является чем-то вроде ячейки, в которую помещена клетка. Он задает ее размеры, а также сообщает механические свойства ткани или органу. Кроме того, в матриксе находятся факторы роста, влияющие на специализацию клеток.

Ученые в последние годы научились получать матриксы различных органов, очищенные от клеток. Это идеальный строительный материал для искусственных тканей. Вырастить действующее сердце или печень в пробирке практически нереально: внутри живого существа каждый орган растет и формируется в тесной связи с остальным организмом. Он обменивается с «соседями» сигналами и гормонами и как бы подстраивается под специфику всего организма. Поэтому вырастить сердце в чистом виде с нуля, а потом подсадить его нуждающемуся пациенту невозможно. Внеклеточный матрикс подходит для биоинженерных целей куда лучше. Он «знает», как растить орган с нужными параметрами. А кроме того, для получения печени или почки таким способом теоретически можно использовать стволовые клетки самого пациента. Это минимизирует риск отторжения трансплантированного органа.

Механизм получения биоинженерного органа на основе внеклеточного матрикса действует следующим образом. Из органа-основы с помощью щелочных растворов вымывают все клетки, чтобы получить чистый матрикс — каркас без наполнителя. В качестве основы может выступить как поврежденный, а потому не годящийся для трансплантации орган мертвого донора, так и орган представителя другого биологического вида. К примеру, человеку вполне подойдут части тела свиньи: белковый состав матрикса у них практически идентичен, близки и размеры органов. Далее в пустой матрикс закачивают клетки с нужными параметрами. Они занимают вакантные места и начинают выполнять необходимые функции.

В бостонском эксперименте с крысиной почкой после вымывания клеток из мертвого органа его через собственную сосудистую сеть заполнили смесью клеток, полученной из почек новорожденных крысят. Под действием факторов роста клетки начинали выполнять свойственные им роли. Готовые биоинженерные почки пересаживали крысам вместо одной из обычных почек. Приобретенная почка работала очень медленно и производила втрое меньше мочи, чем «родная». Тем не менее выращенный орган оказался вполне жизнеспособным.

Производство органов на основе внеклеточного матрикса является самым перспективным направлением биоинженерии. Исследователи уже получили таким образом искусственные легкие, печень и мочевой пузырь. До клинического применения результатов этих экспериментов пока что еще очень далеко. Внедрение метода сопряжено с рядом нерешенных проблем. Главной из них является восстановление кровоснабжения у выращенного органа. По крупным сосудам кровь поступает в печень или почку, но сеть капилляров в них нарушена, и потому клеткам очень сложно получать кислород и питательные вещества, а также избавляться от продуктов жизнедеятельности. Из-за недостаточного кровоснабжения все полученные биоинженерные органы пока что живут очень недолго: от нескольких часов до трех-четырех дней.

Если исследователям когда-нибудь удастся найти ключ к этой головоломке, метод внеклеточных матриксов произведет переворот в медицине. Если капиллярное кровоснабжение наладить не получится, вопрос можно будет решительно снимать с повестки дня. Работа исследователей из Массачусетса вселяет определенный оптимизм: почка — орган по своему строению куда более сложный, чем, например, печень. К тому же даже малый процент эффективности искусственной почки способен значительно облегчить жизнь пациенту с отсутствующей или больной почкой, заявил журналистам доктор Харальд Отт, возглавляющий исследования. Почка, действующая всего на 10% возможностей, позволяет пациенту отказаться от гемодиализа. Так что исследования на месте не стоят. Остается надеяться, что они движутся в верном направлении.

Статьи по теме:
Казахстан

Не победить, а минимизировать

В Казахстане бизнес-сообщество призывают активнее включиться в борьбу с коррупцией, но начать эту борьбу предлагают с самих себя

Международный бизнес

Интернет больших вещей

Освоение IoT в промышленности позволит компаниям совершить рывок в производительности

Спецвыпуск

Бремя управлять деньгами

Замедление экономики разводит все дальше банки и реальный сектор

Бизнес и финансы

Номер с дворецким

Карта столичных гостиниц пополнилась новым объектом