Регенеративная медицина уже достигла огромных высот. Биоинженеры научились выращивать многие человеческие ткани и органы (их называют органоидами) – это и сердце, легкие, почки, печень, даже крошечный мозг.
Все эти достижения науки пока используются для создания и тестирования новых лекарств и изучения заболеваний. Но в будущем регенеративная медицина нацелена все же на то, чтобы заменять заболевшие или поврежденные органы у человека новыми – выращенными из его же собственных клеток. По разным прогнозам, произойдет это уже лет через 20-30, а может и раньше.
Основная сложность трансплантации таких выращенных органов - создание в них сети кровеносных сосудов или васкуляризация. Это не так просто, как кажется: ведь каждый орган пронизан множеством сосудов разных размеров – как речная система они заполняют собой все ткани, доставляя к клеткам нужные питательные вещества, и удаляя ненужные.
Несколько лет назад уже были попытки создания васкуляризации выращенных органов. Для получения скаффолдов или скелетов использовали сердца умерших людей и с помощью специальной методики удаляли из них функциональные клетки – кардиомиоциты. Такой процесс называется децеллюризация. Получалось, что после децеллюризации оставался «скелет», состоящий из коллагена и эластина – основных белков соединительной ткани. Он то и был основой сети кровеносных сосудов.
Подобные эксперименты проделывались не только для человеческого сердца, но и для легких и почек на примере крупных грызунов.
В своем нынешнем исследовании биоинженеры из Арканзасского университета и Висконсинского университета в Мадисоне (США) придумали, как решить проблему создания скаффолда для человеческого сердца, очень оригинальным способом.
Для этого, по их задумке, не нужны никакие органы, а можно использовать обычные растения.
В своем эксперименте ученые использовали шпинат. С помощью несложной методики листья шпината лишили фотосинтезирующих клеток и оставили только проводящие жилки. Лист получился прозрачным и с сетью сосудов, состоящих их целлюлозы. Затем в эти жилки внедрили человеческие плюрипотентные стволовые клетки, из которых образовался слой эндотелия – и внутренние стенки жилок шпината покрылись слоем живых выстилающих клеток. Затем на самих жилках снаружи вырастили кардиомиоциты – работающие клетки сердца. Получилось почти человеческое сердце, выращенное на каркасе из шпината.
«Конечно у растений и животных совершенно разные системы транспорта веществ, но удивительно, насколько похожа у них сама структура системы сосудов», - говорят авторы.
Кроме шпината ученые протестировали свою методику еще и на листьях петрушки, полыни, на примере корневых волосков бобового растения. И все прошло так же успешно.
Как говорят авторы, они надеются, что разработанная ими методика получит широкое распространение в будущем, ведь это намного проще, чем использовать для децеллюризации органы или ткани животных.
О результатах своей работы ученые сообщают в свежем выпуске журнала Biomaterials.
