Щороку тільки в США близько 185 000 осіб зазнають ампутації. Майже половина з них відбувається через пошкодження кровоносних судин, через які порушується кровообіг у кінцівках. Хірурги можуть пересадити непошкоджену вену з іншого місця в тілі пацієнта, щоб уникнути ампутації, але не у всіх є відповідна вена для забору.
Новий прорив у галузі тканинної інженерії може допомогти. У грудні Управління з контролю за продуктами та ліками США (FDA) схвалило біоінженерну кровоносну судину для лікування судинних травм. Розроблена біотехнологічною компанією Humacyte, що базується в Північній Кароліні, вона призначена для відновлення кровотоку у пацієнтів з травматичними ушкодженнями, такими як вогнепальні поранення, автомобільні аварії, нещасні випадки на виробництві або бойові дії.
"Деякі пацієнти настільки сильно поранені, що у них немає жодних вен", - говорить Лора Нікласон, засновник і генеральний директор Humacyte. Навіть якщо у пацієнта є придатна вена, вена часто не є гарною заміною артерії. «Ваші вени дуже тонкі. "Це слабкі маленькі структури, а ваші артерії дуже міцні", - каже вона.
Нікласон вперше зацікавилася ідеєю вирощування запасних кровоносних судин у 1990-х роках, коли вона навчалася на лікаря у Массачусетській лікарні загального профілю. Вона пам'ятає, як спостерігала за пацієнтом, якому робили шунтування серця, при якому здорова судина використовується для перенаправлення кровотоку в обхід заблокованої коронарної артерії. Хірург розкрив обидві ноги, руки й, нарешті, шлунок пацієнта у пошуках відповідної кровоносної судини для використання. "Це було просто варварство", - говорить Нікласон. Вона вирішила, що має бути кращий спосіб.
Вона почала з вирощування кровоносних судин у лабораторії всього з кількох клітин, зібраних зі свинячих артерій. Коли вона пересадила їх тварині, вони працювали як справжні.
Після цих ранніх експериментів шлях до продукту для людей, схваленого FDA, був довгим. Нікласон та її команда витратили більше десятиліття на виділення клітин кровоносних судин із людських органів та тканин донорів. Вони протестували клітини від більш ніж 700 донорів і виявили, що клітини від п'яти з них були найбільш ефективними у зростанні в лабораторії. Нікласон каже, що тепер у Humacyte достатньо клітин, зібраних від цих п'яти донорів, щоб створити від 500 000 до мільйона штучних кровоносних судин.
В цей час компанія виробляє судини партіями по 200 штук, використовуючи спеціально розроблені полімерні каркаси, що розкладаються, довжиною 42 сантиметри й товщиною 6 міліметрів. Каркаси поміщаються в окремі пакети та засіваються мільйонами донорських клітин. Потім пакети відправляються в інкубатор розміром зі шкільний автобус, де замочуються у поживній ванні на два місяці. Поки тканина росте, вона виділяє колаген та інші білки, які забезпечують структурну підтримку. Зрештою полімерний каркас розчиняється і клітини змиваються спеціальним розчином. Залишається "децелюляризована" гнучка тканина у формі кровоносної судини. Оскільки вона не містить живих людських клітин, вона не викличе відторгнення під час імплантації пацієнту.
"Люди вже давно намагаються придумати трубчастий матеріал, подібний до цього", - говорить Антон Сідаві, президент Американського коледжу хірургів і судинний хірург у Медичному центрі Університету Джорджа Вашингтона, який не пов'язаний з Humacyte.
В цей час синтетичні альтернативи, зроблені з тефлону або поліестеру, званого дакроном, іноді використовуються, коли пацієнт не має доступної кровоносної судини. Але вони не є ідеальними. Щоразу, коли ви поміщаєте стороннє тіло в тіло людини, ймовірність зараження зростає. Бактерії люблять сидіти на сторонньому тілі та викликати інфекцію», — каже Сідаві.
Безпека та ефективність сконструйованої судини були перевірені на 51 цивільному пацієнті та 16 військових пацієнтах із травматичними ушкодженнями, а результати порівнювалися з попередніми дослідженнями людей, яким були встановлені синтетичні версії. Через 30 днів після імплантації майже 92 відсотки судин залишалися відкритими та функціонували порівняно з 79 відсотками для синтетичних трансплантатів. Близько 4,5 відсотка пацієнтів була потрібна ампутація, що набагато нижче 24 відсотків у випробуваннях синтетичних трансплантатів. Крім того, менше ніж 1% біоінженерних судин були інфіковані порівняно з більш ніж 8% для синтетичних варіантів. Результати дослідження були опубліковані у журналі JAMA Surgery у листопаді.
"Вона фактично стає частиною тіла пацієнта", - говорить Майкл Курі, керівник відділення судинної хірургії в Медичній школі Ратгерса в Нью-Джерсі, який є співавтором статті. «Тіло вирощує власні клітини у цій стінці судини, і вона імітує природну судину».
Хоча схвалення в грудні означає, що судини Humacyte можуть використовуватися тільки у пацієнтів з травмами, компанія шукає інші способи застосування своєї технології. Вона протестувала біоінженерну судину на пацієнтах, які перебувають на нирковому діалізі, що вимагає підключення артерії або вени до діалізного апарату, а також на людях із захворюванням периферичних артерій, коли артерії в ногах чи руках блокуються. У мавп зменшена версія сконструйованої кровоносної судини також показала перспективні результати при лікуванні шунтування серця.
«Це справді визначне наукове досягнення», — каже Курі. "І, на мою думку, це майбутнє медицини".
