Первые шаги к регенерации конечностей

Более 1,5 млн. американцев — инвалиды по опорно-двигательному аппарату. Протезирование конечностей в значительной степени восстанавливает функции и внешний вид, но имеет множество ограничений. Некоторые больные за последние 20 лет получили трансплантаты от доноров, но данная процедура приводит к пожизненной иммуносупрессивной терапии.

Эта проблема может быть решена с помощью собственных клеток для регенерации тканей новой конечности — вместо того, чтобы полагаться на донора. Но пока не составлена подходящая матрица, на которой ученые смогут выращивать новые ткани.

«Составная природа наших конечностей делает построение функциональной замены биологически особенно сложной», — объясняет старший автор Харальд Отт (Harald Ott).

«Конечности содержат мышцы, кости, хрящи, кровеносные сосуды, сухожилия, связки и нервы, каждый из которых должен быть перестроен и требует определенную несущую конструкцию под названием „матрица“. Мы можем поддерживать матрицу из всех этих тканей в их естественной взаимосвязи друг с другом».

Ранее у животных доктору Отт с соавторами удавалось регенерировать почки, печень, сердце и легкие, используя раствор для прокладки живых клеток из донорского органа, которая затем переписывается с соответствующими бластными клетками.

Новое исследование представляет первое использование этой методики для инженерии биоискусственных конечностей, которая является более сложной.

У умерших крыс исследователи взяли клеточный материал от передних конечностей в течение 1 недели, но сохранившие первичные сосудистые сети и нервные матрицы. Этот материал создаст структуру композитных тканей, необходимых для конечности.

Эта матрица содержит мышечные и сосудистые клетки в биореакторе. Сосудистые клетки вводили в главную артерию конечности для регенерации вен и артерий. Прогениторные клетки, между тем, были введены в матрицу.

Конечность стимулировали электричеством в течение 5 дней, чтобы развить мышечный пласт. После 2 недель конечности удаляли из биореактора. Исследователи обнаружили, что электрическая стимуляция вызывала сокращение новых мышечных волокон.

Когда передние конечности были пересажены крысе, кровь быстро начала циркулировать в новой конечности, и мышцы позволяли суставам сгибаться надлежащим образом.

Однако исследователи до сих пор сталкиваются с проблемой реинтеграции нервов в регенерированной конечности.

Далее ученые попытаются восстанавливать мышцы с использованием клеток человека и расширить процесс к костям, хрящам и соединительным тканям человека.