В настоящее время ученые не смогли разработать сердечный клапан, который мог бы расти и поддерживать функцию для педиатрических пациентов. Единственными приемлемыми вариантами для этих детей с пороками сердца являются клапаны, сделанные из химически обработанных тканей животных, которые часто становятся нефункциональными из-за кальцификации и требуют замены, потому что они не растут вместе с ребенком. Этим детям часто приходится переносить до пяти (или более) операций на открытом сердце, пока во взрослом возрасте не будет имплантирован механический клапан. При этом необходимо, чтобы они всю оставшуюся жизнь принимали антикоагулянты.
Новое революционное исследование, проведенное исследователями из Университета Миннесотских городов-побратимов из Научно-инженерного колледжа и Медицинской школы, впервые показывает, что созданные ими в лаборатории сердечные клапаны, имплантированные молодым ягнятам в течение года, способны расти внутри реципиента.
В этом исследовании использовали гибрид тканевой инженерии и регенеративной медицины для создания растущих сердечных клапанов. В течение восьминедельного периода использовали специализированный метод тканевой инженерии, который ранее был разработан для создания сосудоподобных трубок в лаборатории из клеток кожи послеродового донора. Для разработки трубок исследователи объединили донорские клетки кожи овцы в желатиноподобном материале, называемом фибрином, в форме трубки, а затем с помощью биореактора предоставили питательные вещества, необходимые для роста клеток.Затем исследователи использовали специальные детергенты, чтобы смыть все клетки овцы с тканеподобных трубок, оставив после себя бесклеточный коллагеновый матрикс, который не вызывает иммунной реакции при имплантации. Следующим шагом было точно сшить три из этих трубок (диаметром около 16 мм) вместе в замкнутое кольцо. Затем исследователи слегка подрезали их, чтобы создать створки, имитирующие структуру, похожую на сердечный клапан диаметром около 19 мм.
Созданные, таким образом, клапаны были имплантированы в легочную артерию трех ягнят. Через 52 недели клапан регенерировался, поскольку его матрица заселялась клетками ягненка-реципиента, а диаметр увеличился с 19 мм до физиологически нормального клапана примерно до 25 мм. Исследователи также отметили увеличение длины створок клапана на 17–34% по данным ультразвукового исследования. Кроме того, исследователи показали, что трехтрубные клапаны работают лучше, чем существующие клапаны животного происхождения, практически без кальцификации или свертывания крови, которые наблюдались у других клапанов после имплантации ягнятам того же возраста.
«Если мы когда-нибудь сможем одобрить эти клапаны в детской кардиохирургии, это окажет очень большое влияние на судьбу детей, страдающих сердечными пороками, и их семьи, которым приходится иметь дело с огромным стрессом от многочисленных операций», - сказал Транквилло, старший научный сотрудник исследования и профессор кафедры биомедицинской инженерии и кафедры химической инженерии и материаловедения Университета Миннесоты. «Мы могли бы потенциально сократить количество операций, которые придется перенести этим детям, с пяти до одной. Это мечта».
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210317181645.htm