Искусственный сердечный клапан растет вместе с реципиентом
Публікацію оновлено: Квітень 22
Ежегодно в мире рождается 1,35 миллиона детей с пороками сердца. Четверть этих случаев — нарушения работы сердечных клапанов. Если патология сильно выражена, приходится имплантировать искусственные клапаны. Но такой клапан не будет расти вместе с организмом. Поэтому если клапан пересадили маленькому ребёнку, то ему потом приходится выдержать несколько операций, чтобы заменить прежний клапан на более крупный. Кроме того, в пересаженных клапанах откладываются соли кальция, выводя их из строя.
Сотрудники Университета Миннесоты сообщают в Science Translational Medicine, что им удалось создать клапан, который растёт вместе с сердцем.
Ученые в течение нескольких лет работали над данным проектом. В качестве основного материала они выбрали коллагеновые волокна, которые в лабораторных условиях выращивались из фибробластов живой ткани. В итоге, ученые получили внеклеточный матрикс, из которого "сшили" основу для имплантатов. После интеграции клапанов дело оставалось за организмом — благодаря его регенеративным способностям, каркас заполнялся живыми клетками и преобразовывался в ткань.
Эксперимент увенчался успехом еще и благодаря тому, что биологи поняли, как следует изменить форму искусственного клапана. Вместо конструкции "трубка в трубке", в первом варианте они сшили вместе три коллагеновых трубки диаметром в 16 мм, а во втором варианте добавили еще один коллагеновый слой. Это сделало всю конструкцию более надежной и прочной.
Эксперименты ставили с овцами, то есть те клетки, которые росли на фибриновой трубке, тоже брали у овец. Соответственно, когда той же овце пересаживали коллагеновый клапан, её иммунитет на это никак не возмущался. Изначально молодым животным пересаживали клапан диаметром 19мм, а спустя 52 недели он вырастал до 25 мм. В целом клапаны увеличивались на 17–34%: после пересадки на них приходили новые клетки, которые перестраивали их, добавляли новые порции белков и т. д.
Иными словами, суть была в том, чтобы сделать новый клапан с помощью собственных клеток того, кому он предназначается. Фибробласты, соединительнотканные клетки-строители, в изобилии содержатся в коже, оттуда их и брали для опытов; с таким же успехом фибробласты можно взять из кожи настоящего больного. После пересадки организм воспримет клапан как свой собственный, потому и расти такой клапан будет, как если бы он изначально сидел в этом сердце. Более того, по словам авторов работы, в их клапане почти не накапливаются соли кальция и он не провоцирует тромбы – что естественно, если организм считает клапан своим.
Правда, пока что сконструированный клапан пересаживали не прямо в сердце, а в лёгочную артерию, которая несёт кровь от правого желудочка к лёгким. Здесь лепестки клапана всё равно должны были открываться и закрываться – важно было понять, смогут ли они в принципе делать это очень долго. Но в ближайшем будущем такой клапан собираются пересадить уже именно в желудочек, чтобы сымитировать настоящую операцию по замене клапана. Если операция пройдёт успешно и клапан будет работать, как надо, дело дойдёт и до клинических испытаний.
Источник: Наука и жизнь