Ученые Национальной лаборатории Галвестона вырастили искусственные легкие и пересадили их четырем свиньям. Чтобы снизить риск отторжения, органы выращивали из клеток самих подопытных животных. Транспланты прижились, в их тканях развились здоровые кровеносные сосуды. Это серьезный шаг вперед: ранее, когда биотехнические легкие пересаживали грызунам, те умирали за несколько часов.
Как они это сделали
Исследовательская группа доктора Джоан Николс взяла легкие у свиней-доноров. Смесью из детергентов и сахара они очистили легкие от клеток, оставив «каркас» из межклеточного белка. Дальше они наполнили эти каркасы кровеносными сосудами и клетками легочной ткани свиней-реципиентов. Каркасы «созревали» в резервуарах, наполненных питательными реактивами, которые помогли клеткам прижиться. Свиньям-реципиентам заменили левое легкое на выращенный биотехнический имплант и хирургически присоединили его к сердечно-сосудистой системе — за исключением легочных артерий.
Jean Niles, Joaquin Cortiella, Joan Nichols via ScienceNews
Почему это важно
Коллеги Джоан Николс говорят, что ее последний опыт с пересадкой легких свиньям — это важный шаг к тому, чтобы вырастить биотехнические легкие, пригодные для человека. Свиньям не вводили препараты, подавляющие иммунитет, как это обычно делают при трансплантациях. У всех подопытных животных легкие прижились; они не испытывали проблем с дыханием. Следующий этап — это присоеднить импланты к легочным артериям, которые будут снабжают орган кислородом.
Далее группа Николс планирует создавать биотехнические легкие человека. Для этого они собираются печатать «каркас» легких на 3D-принтере.
Кто такая Джоан Николс
Профессор медицины внутренних органов, микробиологии и иммунологии. Кроме того, Николс — заместитель директора Национальной лаборатории Галвестона, расположенной в Техасе. Построили ее десять лет назад, это лаборатория четвертого уровня биологической безопасности — таких в США всего два десятка.
Её индекс Хирша — 23 (у иммунолога 42 научные статьи, которые активно цитируются коллегами).
«Иммунными» исследовательскими проектами доктор Николс занимается с 1985-го. В ее копилке — изучение реакции легких на воздействие загрязняющих веществ и/или респираторных патогенов (таких, как птичий грипп), воссоздание человеческого легкого в лабораторных условиях. Еще ученая использует взрослые и эмбриональные стволовые клетки для взращивания тканевых конструкций. На них удобно отслеживать развитие вируса и защитную реакцию организма.
К проекту по выращиванию легких её подтолкнула плачевная ситуация с донорством органов в педиатрии. Экспериментируя с выращиванием искусственных легких для свиней, профессор надеется помочь детям, которые нуждаются в пересадке дыхательных органов.
«Нельзя сразу всем рассказывать о своих достижениях, пока самому себе не докажешь, что твое изобретение и вправду стоящее», — заявила доктор Николс во время презентации первого воссозданного в лабораторных условиях человеческого легкого.
Иммунолог перечислила трудности, с которыми сталкиваются ученые-новаторы: их неохотно публикуют в научных журналах, коллеги и грантодатели относятся к высокорисковым проектам с предубеждением. Кроме того, пионерам зачастую требуется оборудование, которого не существует в природе. Биореактор, в котором команда Николс выращивала легкие, ученые сконструировали из подручных материалов: аквариума, пластика, который используется как сырье в лодочной индустрии, и насосов, купленных на интернет-аукционе.
utmb.edu
На то, чтобы вырастить человеческое легкое, у команды доктора Николс ушло 15 лет. По словам Хоакина Кортьеллы, ее коллеги и директора Лаборатории тканевой инженерии и регенерации органов при Техасском университете, первые пациенты с искусственными легкими могут появиться уже через пять-десять лет.