УЧЕНЫЕ «НАПЕЧАТАЛИ» КОЖУ С СОСУДАМИ
26.11.2019
Исследователями из политехнического института Ренсселера был разработан способ, который позволяет при помощи 3D печати создать живую кожу, включающую кровеносные сосуды.
Результаты исследования, возглавляемого доцентом Панкаджем Каранде, недавно были опубликованы в Tissue Engineering Part A. Это достижение приблизило ученых к разработке кожные имплантатов, которые смогут быть полностью интегрированы в кожу пациента.
Доступные на данный момент модели кожи больше похожи на своего рода пластырь, который покрывает раневую поверхность и способствует ускорению заживления. Однако затем он удаляется с кожи и никогда в нее не интегрируется. Это происходит из-за отсутствия в кожных трансплантатах работающей сосудистой системы, которая является необходимой для внедрения в ткань пациента, поскольку через сосуды происходит как снабжение клеток питательными веществами, так и удаление продуктов их жизнедеятельности.
В течение последних лет группа ученых под руководством Панкаджа Каранде работали над решением этой проблемы. Ранее уже была опубликована одна из работ доктора Каранде, где демонстрировалась возможность превращения в «био-чернила» живых человеческих клеток двух типов. С их помощью была напечатана структура, которая напоминала человеческую кожу. Достигнув успехов в этой области, команда Каранде в сотрудничестве с исследователями из Йельской школы медицины, стала работать над созданием модели кожи, включающей кровеносные сосуды.
В статье, опубликованной в журнале Tissue Engineering Part A, исследователи описывают процесс создания и применения на мышах имплантата нового типа. К структурным клеткам кожи и животному коллагену, которые использовали при создании кожных имплантатов ранее, добавили новые типы клеток, а именно человеческие перициты, которые участвуют в образовании сосудистой стенки, и эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов. Эти клетки начинали объединяться между собой и в течение нескольких недель образовывалась сосудистая структура, которая была сходна с биологической.
После того, как новый трансплантат привили к специально подготовленной мыши, отмечалось соединение сосудов из кожи, напечатанной командой доктора Каранде, с собственными сосудами мыши. Это способствовало приживлению имплантата, поскольку через кровь происходило его снабжение питательными веществами, что поддерживало его в живом состоянии.
Для применения этого достижения в клинической практике исследователям будет необходимо редактировать клетки донора для того, чтобы кожный имплантат вместе с сосудами смог интегрироваться в кожу пациента и не воспринимался как чужеродный.
Исследователи отмечают, что разработка данной методики является большим событием в реконструктивной медицине. 3D биопечать имеет большой потенциал в развивающейся персонализированной медицине, где методика может быть адаптирована под решение проблем конкретного пациента.
Ученые планируют провести дополнительные исследования для определения способов помощи ожоговым пациентам, так как у них зачастую повреждены нервные и сосудистые окончания. Однако разработанные имплантаты приближают создание методик помощи пациентам с труднозаживающими ранами, такими как диабетические или пролежневые язвы.
Источники:
- Karande P et. al. 3D bioprinting of a vascularized and perfusable skin graft usinghuman keratinocytes, fibroblasts, pericytes and endothelial cells. Tissue Eng Part A. 2019 Nov 1.
- https://news.rpi.edu/content/2019/11/01/living-skin-can-now-be-3d-printed-blood-vessels-included