Биоинженерные сфинктеры и фрагменты кишечника

Исследователи Уэйк-Форестского института регенеративной медицины, работающие под руководством профессора Халила Битара (Khalil N Bitar), добились значительных успехов в разработке пригодных для трансплантации биоинженерных фрагментов кишечника и анальных сфинктеров.

При создании прототипов имплантатов кишечной трубки исследователи использовали пласты иннервированной мышечной ткани, выращенные из гладкомышечных и нервных стволовых клеток человеческого кишечника. Эти пласты оборачивали вокруг трубчатых каркасов из хитозана – природного биологического материала, получаемого из панцирей креветок. Хитозан уже одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для ряда применений в медицинской практике.

На первом этапе оценки функциональности получающихся в результате трубчатых структур их имплантировали под кожу крыс на 14 дней. Последующий анализ продемонстрировал сохранность просвета импланта и наличие у него собственной системы кровоснабжения. Помимо этого были выявлены признаки ремоделирования мышечной ткани, то есть процесса высвобождения клетками структурных материалов, постепенно замещающих каркас.

Следующим этапом работы авторов будет создание внутренней оболочки кишечника, выполняющей функции абсорбции и секреции. В экспериментах на животных моделях они также планируют оценить функциональность имплантатов путем их хирургического соединения с кишечником реципиента.

В будущем такие имплантаты могут стать спасением для детей, родившихся с синдромом короткого кишечника, и взрослых, лишившихся больших фрагментов кишечника в результате лечения рака или других заболеваний.

Второе направление работы исследователей – создание искусственных сфинктеров – также принесло значительные успехи. Сфинктеры представляют собой кольцеобразные мышцы, регулирующие высвобождение мочи и фекалий. Фактически в анусе есть два сфинктера: наружный и внутренний. Большинство случаев недержания кала обусловлена ослаблением внутреннего сфинктера.

Для создания биоинженерных сфинктеров исследователи использовали гладкомышечные клетки, выделенные из небольших образцов биопсийного материала ткани сфинктеров кроликов. Эти клетки размножали в лабораторных условиях, после чего помещали в кольцеобразную форму, послойно чередуя их со слоями нервных клеток, выделенных из ткани тонкого кишечника. После этого форму помещали в инкубатор для формирования полноценной ткани. Весь процесс занимал примерно 4-6 недель.

Структура ткани сформировавшихся в результате биоинженерных сфинктеров была аналогична структуре исходной ткани. При трансплантации кроликам такие сфинктеры эффективно выполняли свою функцию, устраняя симптомы недержания кала на весь период наблюдения, составивший 6 месяцев. При этом в месте трансплантации не было выявлено признаков воспаления или инфицирования.

Авторы отмечают, что быстрая и эффективная интеграция разработанных ими биоинженерных сфинктеров в пищеварительный тракт реципиента обусловлена присутствием в их структуре не только мышечных, но и нервных клеток. Они надеются, что со временем предложенная ими технология найдет применение в клинической практике.

Результаты работы были представлены на проходившей 16-19 мая в Вашингтоне неделе заболеваний пищеварительной системы.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wake Forest Institute for Regenerative Medicine: Researchers Make Progress Engineering Digestive System Tissues.