Работа опубликована в журнале Technology.
«До сих пор созданные в лаборатории почки были размером с грызунов и функционировали только один или два часа после трансплантации из-за образования тромбов», — сказал Энтони Атала, M.D., директор и профессор Института регенеративной медицины Уэйк Форест и старший автор исследования. "В нашем исследовании, подтверждающем концепцию, сосуды в почке свиньи размером с человека оставались открытыми в течение четырехчасового периода тестирования.
Сейчас мы проводим долгосрочное исследование, чтобы определить, как долго можно поддерживать поток."
В случае успеха новый метод более эффективного покрытия сосудов клетками (эндотелиальными), которые обеспечивают бесперебойный кровоток, потенциально может быть применен к другим сложным органам, над созданием которых работают ученые, включая печень и поджелудочную железу.
Текущее исследование является частью долгосрочного проекта по использованию почек свиней для создания опорных структур, известных как «каркасы», которые потенциально могут быть использованы для создания замещающих почек для пациентов с терминальной почечной недостаточностью.
Ученые сначала удаляют из органа все клетки животных, оставляя только структуру органа или «скелет»."Собственные клетки пациента затем будут помещены в каркас, создавая орган, который пациент теоретически не отвергнет.
В процессе удаления клеток остается неповрежденная сеть кровеносных сосудов, которые потенциально могут снабжать новый орган кислородом.
Однако у ученых, работающих над заселением каркасов почек клетками, были проблемы с покрытием сосудов, и сильное свертывание крови обычно происходило в течение нескольких часов после трансплантации.
Ученые-баптисты Уэйк Форест использовали двоякий подход к решению этой проблемы.
Во-первых, они оценили четыре различных метода введения новых клеток в основные сосуды почечного каркаса. Они обнаружили, что комбинация инфузии клеток шприцем с последующим периодом прокачки клеток через сосуды с увеличивающейся скоростью потока была наиболее эффективной.
Затем группа исследователей покрыла сосуды каркаса антителом, призванным сделать их более «липкими» и связать эндотелиальные клетки. Лабораторные и визуализирующие исследования, а также тесты кровотока в лаборатории показали, что покрытие сосудов клетками было достаточным для поддержания кровотока через весь каркас почек.
Последним испытанием двойного подхода была имплантация каркасов свиньям весом от 90 до 110 фунтов. В течение четырехчасового периода испытаний сосуды оставались открытыми.
«Наш метод посева клеток в сочетании с антителами улучшает прикрепление клеток к стенке сосуда и предотвращает отделение клеток при запуске кровотока», — сказал Ин Кап Ко, доктор философии.D., ведущий автор и преподаватель регенеративной медицины в Wake Forest Baptist.
Ученые заявили, что необходимо долгосрочное обследование, чтобы сделать достаточный вывод о том, что свертывание крови предотвращается, когда эндотелиальные клетки прикрепляются к сосудам.
Ученые сказали, что если новый метод окажется успешным в долгосрочной перспективе, исследование приблизит их к тому дню, когда в лаборатории можно будет создать замену почек.
«Результаты являются многообещающим индикатором того, что можно создать полностью функциональную сосудистую систему, которая может доставлять питательные вещества и кислород в сконструированные почки, а также другие сконструированные органы», — сказал Ко.
Использование почек свиньи в качестве каркаса для пациентов-людей имеет несколько преимуществ, в том числе то, что органы схожи по размеру, а клапаны сердца свиньи, удаленные от клеток, безопасны для пациентов уже более трех десятилетий.
Это исследование было частично поддержано Исследовательским центром телемедицины и передовых технологий при Университете США.S. Армейское командование медицинских исследований и материально-технического снабжения.
Со-исследователями были Мехран Аболбашари, М.D., Дженнифер Хьюлинг, B.S., Чейл Ким, М.D., Ph.D., Сайед-Хади Мирмалек-Сани, Ph.D., Махмудреза Моради, М.D., Джузеппе Орландо, M.D., Джон Д. Джексон, доктор философии.D., Тамер Абушвареб, м.D., Шей Сокер, Ph.D., и Энтони Атала, м.D., все с Wake Forest Baptist.