Исследователи из Политехнического института Ренсселера в США разработали способ трёхмерной печати живой кожи с кровеносными сосудами. Это достижение – важный шаг на пути к созданию печатных трансплантатов, максимально приближенных к настоящим тканям.
Руководитель научной группы Панкадж Каранде (Pankaj Karande) отмечает, что печатные кожные трансплантаты, которые сегодня используются в клинической практике, больше похожи на лейкопластыри из живых клеток. Они ускоряют заживление ран, однако не "уживаются" с тканями человеческого тела, и потому ими можно закрывать раны лишь на время.
Добиться такой интеграции можно лишь в том случае, если снабдить кожный трансплантат сосудистой системой.
Над решением этой задачи Каранде работал в течение нескольких лет. На первых этапах исследований он показал, что из двух типов живых человеческих клеток можно создать так называемые биочернила. Из них учёные позднее смогли напечатать подобную коже структуру, лишённую сосудов.
Теперь, в сотрудничестве с коллегами из Йельской школы медицины, команда Каранде приблизилась к созданию кожных трансплантатов с сетью сосудов.
В ходе новой работы исследователи добавили в биочернила новые составляющие. Это эндотелиальные клетки человека, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, и перициты – клетки, которые покрывают эндотелиальные, стабилизируя и контролируя созревание последних.
Эти клетки были объединены с "ингредиентами", которые используются для создания биопечатных кожных трансплантатов. В частности, в состав биочернил вошли другие структурные клетки, а также животный коллаген – белок, составляющий основу соединительной ткани.
По словам учёных, в такой "коалиции" клетки в течение нескольких недель начинают связываться и формировать сосудистую структуру, схожую с биологической.
"Мы всегда осознавали и ценили тот факт, что биология намного сложнее, чем простые системы, которые мы создаём в лаборатории, – отмечает Панкадж Каранде. – Мы были приятно удивлены, обнаружив, что, как только мы начинаем приближаться к этой сложности, биология вступает в свои права, и [та или иная система] начинает становиться все ближе и ближе к природной".
Полученные в ходе экспериментов трансплантаты исследователи пересаживали на кожу мышей с открытыми ранами. В результате кровеносные сосуды животных начали связываться с кровеносными сосудами в биопечатной коже, и уже через четыре недели в сосудах трансплантатов наладился кровоток.
"Это чрезвычайно важно, потому что [теперь] мы знаем, что передача крови и питательных веществ в трансплантат действительно происходит. Это поддерживает жизнь трансплантата", – пояснил Каранде.
На следующем этапе его команде предстоит сделать свою технологию пригодной для клинического использования. Для этого придётся редактировать донорские клетки, чтобы печатные сосуды не были восприняты как чужеродные и их интеграция проходила без отторжения.
Специалисты уверены: новая методика обладает огромным потенциалом и в будущем обеспечит пациентам персонализированное лечение.
В дальнейшем исследователи намерены наладить сотрудничество с ожоговыми центрами, куда нередко поступают пациенты с травмами, которые сопровождаются поражением нервных и сосудистых окончаний.
Кроме того, новая методика позволит оказывать более эффективную помощь людям, страдающим от язв, а также незаживающих ран, которые возникают, к примеру, при синдроме диабетической стопы.
"Для этих пациентов это было бы идеально, потому что язвы обычно появляются в разных местах на теле и могут быть закрыты с помощью небольших кусочков кожи. У пациентов с диабетом заживление ран обычно длится дольше, и [наша разработка] также может помочь ускорить этот процесс", – заключает Каранде.
Научная статья с подробным описанием новой работы представлена в журнале Tissue Engineering Part A.
Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о биопринтере, который печатает кожу прямо поверх раны, а также о том, что космонавты смогут печатать кожу и кости из своих же клеток в невесомости.
