Это обзор за август 2018 года наиболее важных и интересных новостей от экспертной группы проекта Технологии Долголетия. Сайт группы rlegroup.net.
В данном обзоре рассматриваются новости об исследованиях и перспективных разработках в области регенеративных и замещающих технологий в медицине. Мы относим к этому направлению практическое применение клеточных технологий для регенерации, выращивания тканей и органов, технологии трансплантации и ксенотрансплантации, использование донорских и биопринтированных органов для замены утраченных или потерявших функциональность органов человека. Здесь же рассматривается создание искусственных органов и роботизированных протезов, в том числе с применением нейроинтерфейсов.
На 3D-принтере создан имплантат со стволовыми клетками для лечения травм спинного мозга
Повреждение спинного мозга являются очень серьезной травмой, которая трудно поддается лечению и может привести к пожизненной инвалидности.
Команда ученых из Университете Миннесоты (University of Minnesota) создали на 3D-принтере имплантат из силикона со стволовыми клетками на его поверхности. Процесс включает забор соматических клеток у пациента. В лаборатории их перепрограммируют сначала в плюрипотентные стволовые клетки, а затем в клетки предшественники нейронов. На 3D принтере изготавливается силиконовый имплантат, на который эти клетки наносятся также с помощью 3D принтера. Далее силиконовый имплантат устанавливается в место повреждения. Клетки начинают делиться и со временем восстанавливают связь между нервными клетками поврежденного спинного мозга по обе стороны от травмы.
Как сообщают ученые, большая проблема заключалась в том, чтобы сохранить способность нанесенных на имплантат клеток к делению. Ученым удалось сохранить 75% отпечатанных клеток “живыми” и готовыми к имплантации. Это принципиально новый подход к лечению неврологических заболеваний, включая травмы спинного мозга, который восстанавливает повреждения центральной нервной системы.
Исследование https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201801850
Трансплантация почек от доноров с гепатитом С безопасна при последующей терапии
Органы от умерших доноров инфицированных гепатитом С (HCV) не используют для трансплантации ожидающим реципиентам.
Но как показали 2 исследования проведенные в американском Академическом медицинском центре — Penn Medicine — инфицированные гепатитом С (HCV) почки можно безопасно трансплантировать пациентам не имеющим гепатита. Двум группам пациентов по 10 человек в каждой трансплантировали почки от инфицированных гепатитом С доноров. На 3-й день после трансплантации реципиенты начали получать курс антивирусной терапии. Через год все пациенты имели отличную функцию почек и не заболели гепатитом С. Эти данные доказывают, что почки от доноров, инфицированных гепатитом С (HCV), могут быть применяться для трансплантации.
Исследования: http://annals.org/aim/article-abstract/2696495/twelve-month-outcomes-after-transplant-hepatitis-c-infected-kidneys-uninfected
Запатентована “умная кожа” с тактильностью выше чем у человека
Техасский университет в Арлингтоне (The University of Texas at Arlington) получил патент на высокочувствительную электронную кожу (e-skin). E-skin еще называют умной кожей, она имеет плотное покрытие наносенсорами — гибкими нановолосками на основе оксида цинка, которые размещены на гибкой основе. При контакте с чем-либо, каждый нановолосок генерирует небольшой электрический сигнал, который сообщает о прикосновении и не требует внешнего источника питания. Нановолоски очень крошечные, более чем в 200 раз меньше человеческих волос. Это обеспечивает e-skin высокую тактильность, даже больше, чем кожа человека. Устройство может быть применяться для различных целей, например, как кожа для протезной руки и рук робота. В дополнение к возможностям тактильных ощущений умная кожа определяет изменения температуры. Еще ее можно будет использовать для умной одежды. Этот тонкий и гибкий сенсорный материал с автономным питанием может ускорить производство инновационной робототехники и протезирования.
Источник https://www.uta.edu/news/releases/2018/08/smart-skin-patent-celik-butler.php
Исследование: https://ieeexplore.ieee.org/document/6857345/
Уникальные материалы для восстановления поврежденных органов и тканей
Ученые из Лаборатории «Полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали трехмерный пористый полимерный материал способный восстанавливать пораженные болезнью или травмой ткани и кости человека. В поврежденный орган, будь то печень, кость или сосуды, внедряется полимерная матрица, насыщенная клетками самого органа. Через определенное время искусственная ткань замещается естественной тканью организма — полимер “обрастает” родной тканью организма, а потом разлагается. Так как полимерный материал сделан из биосовместимых для организма компонентов (хитозан и коллаген являются аналогом костной ткани) он не отторгается организмом. В проведенных доклинических исследованиях в мышечных тканях и печени – материал стимулировал восстановление естественной ткани органов.
Исследование https://link.springer.com/article/10.1134%2FS1990519X18030094
Ученые создали ткань мозга человека в лаборатории
Новое исследование из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн резерв (Case Western Reserve University School of Medicine) представляет как вырастить в лабораторных условиях из плюрипотентных стволовых клеток человека органоиды мозга — “мини-сферы”, которые содержат все основные типы клеток, обнаруженные в коре головного мозга человека.
«Мы взяли систему органоидов и добавили третий основной тип клеток в центральной нервной системы — олигодендроциты, — и теперь имеем более точное представление о клеточных взаимодействиях, которые происходят в мозге человека» — сообщают ученые. Этот метод создает “мини-кору” головного мозга в лабораторных условиях, что ранее было невозможно. Олигодендроциты — клетки, которые производят миелин, вещество которое обволакивает и поддерживает связи нервных клеток, а также удаляет омертвевшие нейроны. Многие неврологические заболевания являются результатом дефектов миелина, включая рассеянный склероз и генетические заболевания.
Создание органоидов мозга является важным инструментом для понимания нервной системы человека и поможет смоделировать условия неврологических заболеваний, а также проверить безопасность и эффективность новых терапевтических препаратов миелина на тканях мозга человека до клинических исследований.
Исследование: https://www.nature.com/articles/s41592-018-0081-4
В Москве будет создано предприятие по производству “живой кожи”.
В Москве к 2020 году планируют создать предприятие по производству “живой кожи” (дерматотропных клеточных тканей).
Это будет биотехнологическое производство завершенного цикла от донорских клеток до готовых кожных тканей. В качестве биоматериала будут использовать донорские клетки, полученные в ходе липосакции и других операций, а выращивание таких тканей займет месяц. Живая кожа лишь временно будет находиться на пациенте пока не произойдет отторжение. А за это время, через месяц, поврежденные клетки пациента начнут создавать условия при которых произойдет регенерация собственных клеток пациента, такое своеобразное “прикрытие”.
Главное предназначение живой кожи в стимуляции регенерации собственных клеток пациента. Потребность в таких тканях очень большая — это пациенты в ожоговых центрах, клиниках, больницах.
Ученые разрабатывают новый способ выращивания кровеносных сосудов
Процесс образования новых кровеносных сосудов (ангиогенез) является одной из основных клинических проблем в заживлении ран и тканевых имплантатов. Для решения этой проблемы команда ученых из Лаборатории тканевой инженерии, отдела биомедицинской инженерии Техасского университета A & M (Texas A&M University) разработали технологию на основе двумерной глины, также известной как наносиликаты. Наносиликаты будут использовать для доставки в организм специализированных белков, называемых факторами роста и стимулировать образования новых кровеносных сосудов.
Наносиликаты работают как крошечные магниты, которые длительно удерживают факторы роста в полимерных гидрогелях и высвобождают их продолжительно и очень медленно. Такое условие необходимо, чтобы избежать высоких доз факторов роста, так как может возникнуть резкое формирование ткани.
Фото: Фотография исследования, проведенного доктором Ахилешем Гахарваром и его командой для разработки новой платформы для формирования кровеносных сосудов. (Texas A & M Engineering)
Технология на основе наносиликатов может оказаться прорывом в восстановлении сосудов и имплантации органов.
Источник: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/tau-tat081718.php ,
https://today.tamu.edu/2018/08/27/texas-am-team-develops-new-way-to-grow-blood-vessels/
Новая минимально инвазивная терапия сахарного диабета I типа
Ученые университета Пердью (Purdue University) в сотрудничестве с Медицинской школой Университета Индианы (Indiana University School of Medicine) разработали первую минимально инвазивную терапию, позволяющую остановить диабет I типа в течение 24 часов и не проводить инъекции инсулина в течение, как минимум 90 дней. Суть терапии заключается в применении композиции — смеси коллагена с клетками поджелудочной железы. Клиническое исследование на мышах показало высокую эффективность такой терапии. Теперь ученые планируют провести клиническое исследование на собаках страдающих диабетом I типа. Поскольку диабет у собак происходит аналогично, как и, у людей, и схема лечения в основном одинакова: мониторинг глюкозы в течение дня и введение инсулина после еды.
В настоящее время основная терапия при диабете I типа — это введение (трансплантация) новых клеток поджелудочной железы для замены кластеров клеток называемых островки поджелудочной железы (островки Лангерганса), которые не выделяют инсулин для контроля уровня глюкозы в крови. Современный метод доставки островков через воротную вену печени слишком инвазивен, необходимы многочисленные доноры, а иммунная система человека имеет тенденцию разрушать большой процент трансплантированных островков.
Исследователи Purdue изменили способ создания трансплантата островков — в растворе, содержащем коллаген, и способ доставки — инъекции через кожу, а не в печень, спасая пациентов от неприятной процедуры. После инъекции под кожу, раствор затвердевает, организм распознает коллаген и снабжает его кровотоком для обмена инсулином и глюкозой. Исследователи изучают возможность трансплантации островков от свиней или стволовых клеток запрограммированных на производство инсулина, в надежде, что любой из этих методов еще больше увеличит доступность терапии. Инъекция один раз в несколько месяцев приведет к восстановлению нормальной жизни пациентов.
Источник: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/pu-nt..
Исследование: https://www.physiology.org/doi/10.1152/ajpendo.00073.2018
Костные имплантаты для пациентов с переломами
Сегодня не существует эффективных решений для лечения заболеваний связанных с обширной потерей костей из-за травм, опухолей и костных инфекций. Довольно часто пациенты проходят многочисленные болезненные операции с длительным временем восстановления. Большинство костных трансплантатов берут из другой части тела пациента, так как использование других трансплантатов часто вызывает риск отторжения.
Итальянская компания Greenbone Ortho Srl. создала костный имплантат на основе бамбука, который модифицирует его в соединение кальция, называемое гидроксиапатитом. Это материал можно использовать в качестве альтернативы костным трансплантатам, полученным от умершего донора или костей, взятых из другой части тела пациента.
Гидроксиапатит является основным компонентом костей и зубов у млекопитающих. Он поддерживает рост костей и остеоинтеграцию при ортопедических, стоматологических и челюстно-лицевых операциях, а также широко используется в ортопедической и стоматологической практике в качестве костного наполнителя. Гидроксиапатитовые имплантаты GreenBone имеют уникальные свойства: сохраняют каналоподобную пористую структуру, которая помогает новым тканям костей формироваться, они прочны, способствуют регенерации костей и созданию новых кровеносных сосудов. Согласно компании Greenbone, этот материал может быть произведен в больших количествах и подготовлен для конкретных потребностей пациента перед имплантацией.
Используя свои гидроксиапатитовые имплантаты вместо кости пациента, GreenBone может помочь уменьшить количество операций, которые проходят пациенты при пересадке костей, и снизить риск отторжения.
Источник: https://labiotech.eu/biotech-of-the-week/greenbone-wo..
Сайт компании: http://www.greenbone.it/
Прототип биоинженерных сосудов
Лечение заболеваний кровеносных сосудов, вен, артерий и каналов огромная проблема нашего времени.
Команда исследователей из женского медицинского центра Бригама (Brigham and Women’s Hospital) разработала способ 3D печати трубчатых структур, которые имитируют кровеносные сосуды и каналы в организме человека. Чтобы сделать биочернила для 3D-биопринтера, исследователи смешали клетки человека с гидрогелем на основе гидрофильных полимеров, который позволяет клеткам человека сохранять способность делиться.
Ученые установили на 3D-биопринтер специальное сопло, которое может непрерывно печатать трубчатые каналы с тремя слоями. Это печать ткани имитирующей как сосудистую, так и уротелиальную ткань (ткань из клеток которые выстилают мочеполовую систему). Для образованием уротелиальной ткани исследователи смешивали человеческие уротелиальные и веретенообразные гладкомышечные клетки сосудов с гидрогелем, а чтобы напечатать сосудистую ткань, использовали смесь человеческих эндотелиальных клеток и клеток гладкой мускулатуры с гидрогелем. Напечатанные сосуды и каналы имели различные размеры, толщину, количество слоев и другие свойства, и сохраняли способность транспортировать питательные вещества. По словам ученых, они могут быть применены в качестве потенциальной замены поврежденным нативным тканям человека. Команда планирует продолжить доклинические исследования по оптимизации состава биочернил и настроек 3D-печати на безопасность и эффективность.
Источник: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/bawh-..
Сайт клиники: http://www.brighamandwomens.org/
Разработана бионическая рука, способная расти вместе с ее владельцем.
Люди теряют конечности в стихийных бедствиях, войнах, в результате различных травм и заболеваний. В настоящее время в мире живет огромное количество таких людей. Появившиеся сравнительно недавно технологии протезирования дали им новую жизнь. Но самый совершенный протез можно отличить от настоящей конечности, если внимательно присмотреться. Инженеры компании Open Bionics уже успели заявить о себе во всем мире и одна из особенностей, которую они разработали — регулируемый рукав, который увеличивает функциональность протеза руки.
Фото: bionic-hand
Источник:
https://bobrtimes.com/scientists-have-created-a-unique-hand-that-can-grow-with-the-person/95405/
Сайт разработчика: https://openbionics.com/
3D-печатный прототип “бионического глаза”
Ученые из Университета Миннесоты впервые на 3D-принтере напечатали слои фоторецепторов на полусферической поверхности, что делает значительный шаг к созданию прототипа “бионического глаза”.
Человеческий глаз воспринимает свет за счет фоторецепторных нейронов, которые находятся на сетчатке и преобразуют свет в нервный импульс. В прототипе напечатанном на 3D-принтере фоторецепторами выступают полупроводниковые диоды, которые также переводят свет в электрический сигнал.
Установить диоды на сфере довольно сложная технически задача, которую ученые из университета Миннесоты решили создав для этого специальный 3D-принтер. Сначала исследователи с помощью принтера нанесли на внутреннюю поверхность стеклянной полусферы слой серебряных наночастиц, затем по слоям фоторецепторы из полупроводниковых полимерных чернил и после этого напечатали диоды. Как сообщили ученые, 25% эффективность преобразования света в электрический сигнал является необычайно высокой для устройств созданных на 3D-принтере.
Несмотря на то, что в последние годы уже были созданы бионические глаза, и некоторые даже прошли испытания на людях, все они изготавливались вручную. Технология 3Д-печати глазных имплантатов может снизить стоимость их производства, а значит и сделать их более доступными для всех нуждающихся.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180828172043.htm
Сайт университета: https://twin-cities.umn.edu/
Исследование: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201803980
Автор обзора Эдуард Ефименко
Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации..
