Регенеративные и замещающие технологии в медицине и биологии. Обзор за декабрь 2018 года.

Это обзор за декабрь 2018 года наиболее важных и интересных новостей от экспертной группы проекта Технологии Долголетия по направлению “Регенеративные и замещающие технологии в медицине и биологии.”
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.

Биоматериал на основе цитрата способствует заживлению костей

Основным методом лечения заболеваний связанные с утратой или повреждением костной ткани является аутотрансплантация. Это когда донором костей становится сам реципиент, а костный материал берут из другой части тела. Но этот метод не всегда подходит в случае обширных повреждений или удаления костной ткани при онкологии. Существующие в настоящее время искусственные имплантаты часто вызывают воспаление и разрастание фиброзных тканей вокруг имплантата и долго приживаются.

Команда биоинженеров из Университета штата Пенсильвания (Penn State), обнаружила, что материал на основе цитрата (экстракт кожуры и семян цитрусовых) обеспечивает стволовые клетки энергией для формирования новой костной ткани и регенерации кости. Известно, что 90 % органического цитрата находится в костной ткани человека. Но никто ранее не пытался использовать цитрат в качестве каркасов для костных биоматериалов. Также ученые выявили второй фактор, участвующий в производстве энергии клеток — аминокислота фосфосерин.

Далее, ученые разработали биоматериал, включающий цитрат и фосфосерин, и протестировали его на крысах. Результаты показали регенерацию новой костной ткани уже через месяц, а использование цитрата не вызывает воспаление и инкапсуляцию кости фиброзными тканями.

“Цитрат в настоящее время признан центральным связующим звеном между метаболизмом и дифференцировкой стволовых клеток” — сообщают ученые.

Исследование поможет разрабатывать биоразлагаемые, медленно высвобождающие цитрат биокаркасы, которые ускоряют заживления костей. А механизм, посредством которого цитрат влияет на активность стволовых клеток косвенно распространяется на другие типы клеток и тканей.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181126154116.htm
Исследование: https://www.pnas.org/content/115/50/E11741

Клиническое исследование ксенотрансплантации кожи одобрено FDA

7 декабря 2018 Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило заявку биотехнологической компании XenoTherapeutics начать клинические исследования продукта ксенотрансплантации для лечения тяжелых ожогов — Xeno-Skin™ (ксено-кожи).

Одной из самых серьезных проблем современной медицины является нехватка органов и тканей для трансплантации. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) во всем мире ожоги являются причиной около 180 000 смертей ежегодно. В настоящее время клиническим стандартом получения временного кожного покрытия является аллотрансплантат кожи умершего донора, доступность которого довольно ограничена. Существует огромная потребность в методе или продукте который был бы эффективен как аллотрансплантат.

Ожоговые пациенты нуждаются в немедленном лечении и подвергаются риску из-за нарушения кожного барьера, что приводит к инфекциям от условно-патогенных микроорганизмов, нарушению иммунного ответа, а также потере жидкости в местах ожога. Эти факторы могут привести к повреждению органов и, к сожалению, к смерти.

Xeno-Skin (ксено-кожа) является биологически продуктом ксенотрансплантации кожи, состоящим из слоев дермальной и эпидермальной ткани, содержащих клетки свиньи, полученные из специально генетически выращенных животных. Ксено-кожа способна сразу после ожога обеспечить безопасный механизм временного покрытия поврежденной кожи пациентов с частичными, обширными и полными ожогами. Xeno-Skin — единственный продукт ксенотрансплантации из живых клеток, который представляет собой временный “биологический пластырь” для раны и полностью эквивалентен коже аллотрансплантата человека.
Ксено-кожа (Xeno-Skin) будет предназначена для массового производства и может быть подвергнута криоконсервации и быстрой доставки по всему миру для немедленного использования или хранения.

Источник: https://www.businesswire.com/news/home/20181207005367/en/XenoTherapeutics-Start-Human-Trial-Xeno-Skin%E2%84%A2-Xenotransplantation-Treatment

Почки от умерших доноров с острой почечной недостаточностью пригодные для пересадки

Сотни тысяч людей по всему миру ожидают пересадки почки, только в США это около 95 000 человек. Но не все почки умерших доноров считаются пригодными для трансплантации. Доля неприменения или отторжения всех потенциальных донорских почек составляет около 18%, а для острой почечной недостаточности (ОПН) около 30%. Поэтому врачи иногда опасаются принимать почки от умерших доноров с ОПН, опасаясь, что они навредят реципиентам.
Но есть и хорошая новость — ученые из клиники Джона Хопкинса (Johns Hopkins Medicine) выявили, что трансплантологи могут пересадить почки с ОПН и ожидать положительных результатов. Кроме того тяжесть ОПП не повлияла на частоту отказов трансплантата.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181206135650.htm

Российский космонавт провел первые опыты по 3D-биопечати в невесомости

Российский космонавт Олег Кононенко, прибывший на Международную космическую станцию (МКС) 3 декабря 2018 года на транспортном пилотируемом корабле «Союз МС-11», начал проведение эксперимента по печати живых тканей на 3D-биопринтере в невесомости. Уже получены первые результаты эксперимента — создан органоид щитовидной железы мыши.
Ткани и образцы, полученные в результате эксперимента, будут спущены на Землю, после чего начнется их исследование. В начале 2019 года результаты будут обнародованы. В эксперименте использовался 3D-принтер «Орган.Авт», сконструированный компанией 3D Bioprinting Solutions, работающий по новой технологии формативной трехмерной биофабрикации тканевых конструкций с помощью магнитных ловушек.

Источники: https://www.roscosmos.ru/25829/ 
http://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/russian-cosmonaut-has-carried-out-the-first-experiments-on-3d-print-in/

Ксенотрансплантация сердец свиней бабуинам приближает клинические испытания

Трансплантация сердца — единственный вариант сохранения жизни людей с острой сердечной недостаточностью. Тысячи людей во всем мире ожидают донорские органы, но спрос превышает предложение. Чтобы решить эту проблему, ученые во всем мире ищут возможность пересадки органов животных людям. Это называется ксенотрансплантация – трансплантация органов от одного биологического вида другому.

В случае человека лучше всего для этой цели подходят свиньи. Однако серьезным препятствием является иммунное отторжение чужеродного трансплантата. Чтобы избежать отторжения производят испытания на животных. Так уже более 25 лет проводятся исследования по трансплантации сердец свиней обезьянам. Однако максимальная продолжительность жизни обезьяны после пересадки сердца была 57 дней и то один раз.

В недавно опубликованном исследовании в журнале Nature сообщается о первом успешном, самом продолжительном выживании бабуинов, после трансплантации сердец от генетически модифицированных свиней.
В эксперименте 14 бабуинам, которые были разделены на три группы, исследователи пересадили сердца свиней. Свиньи были генетически модифицированы и могли производить человеческую версию двух белков: CD46 — блокирует иммунный ответ, и CD141 (тромбомодулин) — не дает крови сворачиваться после трансплантации. Еще у свиней был “отключен” белок галактозилтрансферазы, который может вызывать иммунный ответ на донорские органы.

После трансплантации обезьяны первых двух групп погибли в течение 40 дней по причине сердечной и печеночной недостаточности. А вот два бабуина из третьей группы прожили три месяца, а еще два более полугода. Один 182 дня, второй 195 дней.

Впервые в подобных испытаниях бабуины прожили с трансплантированными сердцами столько времени. Однако их сердца начали расти и увеличились вдвое с момента трансплантации. У них развился некроз тканей и другие нарушения, поэтому их усыпили.

Исследование является огромным шагом в приближении клинических испытаний по ксенотрансплантации сердца человеку.

Источник: https://news.rambler.ru/tech/41387527-babuin-prozhil-polgoda-s-serdtsem-gmo-svini/?updated
Исследование: https://www.nature.com/articles/s41586-018-0765-z#Abs1

Может быть создан имплантат обоняния

По различным оценкам, аносмия (потеря обоняния) распространена среди 5% населения. Восстановление обоняния при повреждении нервов очень сложная терапевтическая задача. Ученые в Гарвардском институте глазных и ушных заболеваний в Массачусетсе провели исследование по восстановлению обоняния. В исследовании участвовало 5 человек (возраст от 43 до 72 лет) с нормальным восприятием запахов. Испытуемым вживили электроды, эндоскопически поместив их в мозг. Затем благодаря электродам испытуемым стимулировали нервы связанные с обонятельной луковицей, которая обрабатывает и передает информацию о запахе из носа в мозг. Во время работы имплантата, трое из участников сообщили о запахах, таких как лук и антисептик, а также о кислых и фруктовых ароматах. Это доказывает, что электрическая стимуляция может искусственно вызывать запах.

Результаты дают надежду, что имплантированные устройства помогут обнаруживать различные запахи. Таким образом может быть создан имплантат обоняния.

Источник: https://newatlas.com/cochlear-implant-nose/57411/
Исследование: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/alr.22237 

Первый ребенок, родившийся при пересадке матки от умершего донора

Согласно исследованию из Бразилии, опубликованному в The Lancet, родился первый ребенок после трансплантации матки от умершего донора.
Операция была проведена в сентябре 2016 года. В тело 32-летней реципиентке, которая (родилась без матки из-за редкого заболевания и) не могла забеременеть, была пересажена матка от 45-летней женщины умершей от инсульта. Оплодотворенные яйцеклетки были имплантированы в матку через семь месяцев после цикла препаратов для подавления отторжения органа. И 15 декабря 2017 года родилась девочка. А трансплантированная матка у женщины была удалена во время родов при кесаревом сечении, что позволило ей прекратить прием иммунодепрессантов.

Мать и новорожденная чувствуют себя хорошо. 15 декабря 2018 ребенку исполнился год, девочка нормально развивается — сообщают врачи. Бразильская операция открывает женщинам с маточным бесплодием новый вариант рождения ребенка кроме усыновления или суррогатного материнства.

Первые успешные роды после трансплантации матки от живого донора состоялись в сентябре 2013 года в Швеции, и с тех пор их было еще 11.

Но женщин, нуждающихся в пересадке, гораздо больше, чем потенциальных живых доноров, поэтому врачи в разных странах ищут возможность пересадки матки от умерших доноров. Ранее было предпринято десять неудачных попыток — в Соединенных Штатах, Чешской Республике и Турции, но первый живой ребенок родился в Бразилии.
Врачи Бразилии, утверждают, что у них есть еще две женщины, ожидающие такой же операции.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181204183703.htm
Источник: https://newatlas.com/first-baby-uterus-transplant-deceased-donor/57521/