Созданная путем биоинжиниринга вена успешно имплантирована пациенту на гемодиализе

На днях американскими хирургами была проведена уникальная операция, в ходе которой созданную путем биоинжиниринга вену успешно пересадили в руку пациенту с терминальной стадией почечной недостаточности.

Операцию проводила команда врачей из больницы Университета Дьюка.

Эта процедура стала одновременно клиническим испытанием безопасности и эффективности кровеносных сосудов, созданных путем биоинжиниринга. Ученые называют этот момент исторической вехой в тканевом инжиниринге.

Новая вена представляет собой изделие на основе человеческих клеток, полноценно функционирующее и имеющее полную биологическую совместимость – иммунная система больного не будет отторгать сосуд.

Для создания нового сосуда использовалась технология, разработанная учеными Университета Дьюка и компании Humacyte. Донорские клетки выращивались на специальном трубчатом каркасе, чтобы сформировать кровеносный сосуд необходимой формы. Затем ткань подвергли химической обработке, которая позволила избавиться от свойств, вызывающих иммунный ответ у реципиента. В доклинических исследованиях новый продукт биоинжиниринга проявил себя значительно лучше, чем синтетические сосуды или варианты, основанные на животных клетках.

Доктор Джеффри Лоусон, сосудистый хирург и сосудистый биолог из Duke Medicine, который помогал разрабатывать технологию и проводить операцию, восхищен полученным результатом. Он говорит: «Это революционное событие в медицине. Потрясающе видеть, как идея, над которой вы так долго трудились, становится реальностью. Мы говорим об образце трансляционной технологии – разработке научной идеи в лаборатории с последующим воплощением ее в клинической практике. Такое возможно только при тесном междисциплинарном сотрудничестве и поддержке».

Клинические испытания новых вен начались в декабре в Польше, когда были проведены первые успешные имплантации. Американская FDA недавно одобрила проведение клинических испытаний фазы I, которое будет включать 20 пациентов на диализе в США. Целью исследования будет оценка эффективности и безопасности продукта. Исследователи Университета Дьюка руководят этими работами, и они же осуществили первую имплантацию пациенту из данной группы.



Первоначальной задачей является имплантация сосудов в легкодоступные места на руках пациентам с ХПН, находящимся на гемодиализе. Более 350 000 человек в Соединенных Штатах нуждаются в гемодиализе, для которого часто требуется создание стабильного доступа к сосудистому руслу пациента. Нынешние опции имеют существенные недостатки. Синтетические материалы, применяемые для создания анастомозов, повышают риск тромбообразования, что приводит к частым госпитализациям. Использование аутотрансплантатов сосудов из тела самого пациента требует проведения отдельной сложной процедуры, сопряжено с дополнительным риском инфекции и других осложнений.

Вены, полученные путем биоинжиниринга, могут иметь преимущества для пациентов на гемодиализе. Если это подтвердится, то ученые готовы проводить с их помощью и операции по аортокоронарному шунтированию, которых в одних только США выполняется 400 000 в год. Еще одной областью применения новых вен станет лечение заболеваний сосудов конечностей.

Доктор Лоусон говорит: «Мы надеемся, что это только начало, что сфера применения нового метода будет расширяться. Достоинство этого продукта в том, что его принимает тело реципиента, он не отторгается иммунной системой. Новый кровеносный сосуд – это настоящий орган, сложная и полностью функциональная структура. Мы начали с этого немногого, но в один прекрасный день мы сможем произвести печень, почку или глаз».



Вена, созданная путем биоинжиниринга – это результат 15-летнего сотрудничества доктора Лоусона и доктора Лоры Никласон, основательницы Humacyte и бывшей сотрудницы Университета Дьюка. Лоусон и Никласон скооперировались в 1990-х годах, разделяя увлечение биоинжинирингом кровеносных сосудов.

Доктор Никласон, которая сегодня работает в Йельском университете, говорит: «Эта технология – важный шаг для пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности, который может помочь им избежать хирургических вмешательств и дополнительных госпитализаций».

Работа шла тяжело. Преодолевая неудачи и разочарования, исследования добились многочисленных успехов, начав с создания биосовместимой сети-каркаса для выращивания вен. Эта сеть, которой легко можно придать любую форму, дает возможность получать вену любой длины и диаметра «по заказу».

Когда каркас заселяют гладкомышечными клетками, он постепенно растворяется, а клетки продолжают расти в специальном субстрате из аминокислот, витаминов и других нутриентов. Еще одним новшеством, которое применили ученые, является пульсирующая сила, которая воздействует на вену в процессе ее роста. Под ее действием субстрат с нутриентами прокачивается через трубку-сосуд подобно тому, как это происходит в настоящем сосуде.

Изначально ученые думали использовать собственные клетки реципиента для выращивания сосуда на каркасе, чтобы снизить вероятность отторжения после имплантации. Но выращивание «персонального» сосуда занимает слишком много времени и исключает массовое производство стандартизированного продукта. Поэтому исследователи изменили свой подход.

После выращивания сосуда из донорских клеток они промывали его специальным раствором, который уничтожал клеточные вещества, способные вызвать иммунную реакцию. Вместо этого оставались только «голые» коллагеновые структуры, которые не могут вызвать отторжение.

Доктор Никласон объяснила: «В конце этого процесса мы имеем мертвые, иммунологически «тихие» сосуды, которые можно буквально хранить на полке и вживлять любому пациенту, когда это необходимо. В отличие от синтетических материалов, таких как тефлон и дакрон, которые могут быть жесткими, наши сосуды механически полностью соответствуют родным венам человека. Мы думаем, что это важное преимущество».

Когда новые сосуды вживляли животным, они отлично справлялись со своими функциями. Сосуды не только не вызывали отторжения, но и через время становились неотличимыми от других тканей, поскольку в имплантате начинали расти собственные клетки реципиента.

Лоусон добавляет: «Они функционально живые. Мы пока не знаем, как это работает на людях, но на животной модели все работает великолепно, практически так, как задумано природой». Кстати, первым пациентом доктора Лоусона стал 62-летний мужчина из города Дэнвилл (Вирджиния), который страдает хронической почечной недостаточностью. Он получил новую вену в результате 2-часовой операции, проведенной 5 июня 2013 года.