Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Как вырастить искусственную ногу

Чтобы вырастить искусственную ногу, нужно взять соединительнотканный каркас от чьей-нибудь чужой конечности и заполнить его новыми клетками – желательно, своими.

Наши ноги и руки сделаны из мышц, костей, хрящей, кровеносных сосудов, связок, кожи, и всё оно соединяется так искусно, что, кажется, взамен утраченной руки или ноги проще сделать полностью искусственный протез, нежели пытаться в точности повторить природу. Тем не менее, именно это удалось сделать исследователям из Общеклинической больницы штата Массачусетс, которые сумели воссоздать конечность из клеточного материала. Правда, пока речь идёт не о человеческих руках и ногах, а о лапке крысы.

Крысиную переднюю ногу сначала лишали всех её собственных клеток, а потом вводили в оставшиеся оболочки суспензию новых клеток, которые заново создавали мышцы и кровеносные сосуды. (Фото Bernhard Jank, M.D., Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital
Крысиную переднюю ногу сначала лишали всех её собственных клеток, а потом вводили в оставшиеся оболочки суспензию новых клеток, которые заново создавали мышцы и кровеносные сосуды. (Фото Bernhard Jank, M.D., Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital
Крысиная лапа обрастает клетками. (Фото Bernhard Jank, M.D., Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital Center for Regenerative Medicine.)
Крысиная лапа обрастает клетками. (Фото Bernhard Jank, M.D., Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital Center for Regenerative Medicine.)

Суть работы состояла в следующем. Как известно, кроме клеток в любых органах и тканях есть ещё межклеточный матрикс, состоящий из белков, гликопротеинов, липидов и т. д. Матрикс помогает клеточной массе держать форму, формируя что-то вроде каркаса, за который клетки могут держаться. Их можно удалить с помощью специальных детергентов, причём сам каркас останется нетронутым. И вот, пропуская детергент через переднюю конечность, взятую у мёртвой крысы, Харальд Отт (Harald C. Ott) и его коллеги счистили с неё все клетки, но так, что матрикс кровеносных сосудов и мышц остался на месте. Процедура заняла 52 часа, а что происходило при этом с лапкой, можно увидеть здесь. В результате получилось что-то вроде объёмного контура конечности, который теперь предстояло наполнить новым клеточным содержимым.

Лапку помещали в биореактор, в котором ей предстояло обрасти клетками. Сначала их растили отдельно, а потом вводили в «пустую» конечность: клетки, которые должны были восстановить сосуды, помещали в матрикс, оставшийся от вен и артерий, те, которые должны были восстановить мышцы, вводили в мышечные оболочки. Через пять дней конечность обрабатывали слабым электрическим током, чтобы мышечные клетки сформировали правильные мышцы, а через две недели проверяли, что получилось.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

В статье в Biomaterials авторы пишут, что и сосудистые, и мышечные клетки сделали всё правильно. Крысиная лапка получила новые сосуды и новые мышцы, и, когда её пересадили другой крысе, сосуды обеспечили циркуляцию крови, а мышцы сокращались в ответ на электрическую стимуляцию – лапка сгибалась в запястье и сгибала фаланги пальцев. Стоит, правда, заметить, что нервов в лапке не было, так что крыса управлять новой передней ногой не могла. Исследователи собираются в ближайшее время заняться восстановлением именно нервной системы, чтобы пересаженную конечность можно было чувствовать и чтобы ей можно было управлять.

Сама по себе пересадка руки или ноги от одного человека другому сейчас уже не новость, однако в таком случае часто приходится усмирять иммунитет, который атакует новую конечность как чужеродное тело. С помощь клеток-предшественников, взятых у самого пациента, можно было бы вырастить все необходимые ткани ноги или руки, но тут возникает другая проблема: как эти ткани правильным образом организовать. С нуля вырастить конечность пока что не получается (разве что попробовать напечатать её на 3D-принтере), но зато можно попробовать использовать какой-нибудь каркас. Конечно, здесь тоже могут быть проблемы с иммунной системой, однако совсем не такие, как при пересадке всей ноги или руки, со всеми их клетками. К слову, авторам работы тем же способом удалось очистить от клеток переднюю руку павиана, так что осталось только правильно «начинить» её человеческими мышечными, нервными и эпителиальными клетками – и новая рука будет готова.

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru