Регенеративные и замещающие технологии. Обзор за февраль 2019 года.

Это обзор за февраль 2019 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.


Новости ксенотрансплантации: ученые вырастили почки мышей в теле крыс

Для пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности пересадка почек является единственной надеждой на восстановление качества жизни. Но спрос на донорские почки превышает предложение и существует их хроническая нехватка.

Эту проблему может решить ксенотрансплантация – трансплантация органов, тканей и/или клеточных органоидов от одного биологического вида другому. Выращивание органов вне человеческого тела перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание различных полноценных и жизнеспособных органов человека. Но как известно, иммунная система отторгает чужие органы, что является главной проблемой трансплантологии.

Чтобы решить проблему нехватки донорских почек ученые из Национального института физиологии Японии использовали методику выращивания органов из “своих” клеток внутри “чужого” организма. Ученые вырастили почки мышей внутри крыс с использованием трансплантированных стволовых клеток. Для этого ученые взяли бластоцисты (зародыши) крыс и при помощи CRISPR/Cas9, повредили ген Sall1, отвечающий за формирование почек. Затем ученые ввели в них стволовые клетки мышей и имплантировали их в утробу суррогатных матерей. Этот метод называется комплементацией бластоцисты.

В итоге ученым удалось получить 18 новорожденных крысят с поврежденным геном Sall1, две трети которых имели две почки, сформировавшимися из стволовых клеток мышей. Почки всех детенышей были структурно интактными и половина из них потенциально могла продуцировать мочу. Это исследование очень важно для будущих исследований трансплантации органов человека.

Напомним, недавно эта же группа ученых создали мышей, чья поджелудочная железа была заменена на ее крысиный аналог. Подобные химерные животные могут стать главными донорами органов для человека уже в ближайшем будущем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190205185207.htm
Исследование: https://www.nature.com/articles/s41467-019-08394-9


Установлен первый тактильный имплантат протеза руки

В последнее десятилетие сообщалось о многих передовых технологиях протезирования конечностей, но, к сожалению, большинство из них остались в качестве исследовательских концепций в лаборатории. А фактически, современные протезы рук имеют ограниченную сенсорную обратную связь и не обеспечивают тактильные и кинестетические ощущения. Поэтому пользователь может полагаться только на зрение при использовании протеза и не может чувствовать силу захвата предмета или прикосновения.

Новая технология имплантации была разработана шведскими учеными из компании Integrum AB (которая создала первый протез конечности с использованием остеоинтеграции) и Чалмерского технологического университета.
Шведская пациентка с ампутацией руки ниже локтя стала первым реципиентом тактильного костно-нервномышечного имплантата, который контролирует смарт-протез руки. В новаторской операции титановые имплантаты были установлены в двух костях предплечья (лучевой и локтевой) от которых выходят электроды к нервам и мышцам, чтобы извлечь сигналы для управления протезом и обеспечения тактильных ощущений. Это делает его первой клинически жизнеспособной и чувствительной протезной рукой, пригодной для использования в реальной жизни. Пациентке были имплантированы шестнадцать электродов во все оставшиеся мышцы в культе, чтобы добиться более усиленного контроля над новой протезной рукой, разработанной в Италии Scuola Superiore Sant’Anna и Prensilia.

implantant-ruki

Фото предоставлено доктором Max Ortiz Catalan (www.sciencedaily.com)

Вживив электроды в нервы, которые раньше были связаны с рукой, исследователи могут стимулировать их электрическими импульсами для передачи информации как с биологической рукой. Это приводит к тому, что пациент воспринимает ощущения, возникающие в протезе, поскольку он оснащен датчиками, которые управляют стимуляцией нерва, чтобы доставлять тактильные ощущения.
Это пока невозможно в ампутациях ниже локтя, где есть две меньшие кости и гораздо меньше мышц. Пациентка еще предстоит пройти программу реабилитации чтобы восстановить силы в костях предплечья перед установкой протеза руки. Кроме того, необходимо научится управлять протезом, используя виртуальную реальность, и только через несколько недель она будет использовать протезную руку с улучшенными функциями и ощущениями.

Прорыв технологии заключается в том, что она дает пациентам возможность использовать имплантированные нервно-мышечные интерфейсы для управления своим протезом с тактильными ощущениями в повседневной жизни.

Смотрите видео:

Материалы предоставлены Чалмерским технологическим университетом.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190205185204.htm


BioMask – напечатанная на 3D-принтере маска для лечения ран лица

Ожоги и раны лица очень трудно поддаются лечению, а существующие методы терапии имеют много проблем – отторжение, инфекции и рубцы. Трансплантация кожи самого пациента тоже не всегда возможна, так как создает новую травму и может повлиять на общее состояние больного.

Исследователи из Института регенеративной медицины Уэйк Фореста (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) напечатали на 3D-принтере биомаску (BioMask) которая может идеально подходить форме лица пациента и включает в себя собственные клетки кожи, что поможет ускорить процесс регенерации.

Сначала исследователи подготовили цифровую модель будущей маски с помощью компьютерной томографии и на основе этого напечатали маску на 3D-принтере. Маска состоит из трех слоев – пористого полиуретана, гидрогеля с кератиноцитами и гидрогеля с фибробластами. Кератиноциты – эпидермальные, а фибробласты – дермальные клетки кожи.

Собственная система 3D-печати (ITOP) способна производить до шести различных типов клеток и биоматериалов.
Исследования подтвердили увеличение количества эпидермальных и дермальных клеток после семи дней применения BioMask, а размер ран значительно уменьшился, по сравнению с контрольной группой.

3d-biomaska


Ученые сообщают, что в будущих исследованиях протестируют включение в маску меланоцитов во избежание косметических осложнений связанных с шелушением и пигментацией кожи.

BioMask может стать эффективным способом лечения основе индивидуальной формы лица пациентов со сложными травмами лица.


Источник:
http://www.3dpulse.ru/news/3d-biopechat/biomask–napechatannaya-na-3d-printere-maska-dlya-lecheniya-travm-i-ozhogov-litsa/


Проведена первая в мире операция с генной терапией для восстановления зрения

Исследователи из Оксфорда провели первую в мире операцию с применением генной терапии, чтобы устранить основную причину возрастной дегенерации желтого пятна также называемую возрастная макулярная дегенерация (ВМД). Это заболевание наиболее распространенная причина снижения зрения и слепоты среди пожилых людей в развитых странах.

Первым пациентом стала 80-летняя Джанет Осборн из Оксфорда. Операция была частью исследования FOCUS, спонсируемого Gyroscope Therapeutics, британской биотехнологической компанией, разрабатывающей продукты генной терапии для глазных заболеваний.

Операция включает отделение сетчатки глаза и инъекцию раствора, содержащего модифицированный ген, который поражает клетки, называемые пигментным эпителием сетчатки и исправляет дефект вызывающий заболевание. Доставка гена в клетки осуществляется безопасным вирусом, который попадает в цель. Клетка начинает вырабатывать белок, который, может убрать воспаление и устранить заболевание.

Ключевым фактором в ВМД являются белки в нашей иммунной системе, которые борются с бактериями. При дегенерации желтого пятна эти белки чрезмерно активны и начинают атаковать клетки сетчатки, подобно тому, как они атакуют бактерии. Более распространена сухая (атрофическая) ВМД. Она диагностируется примерно у 90 % людей с этим заболеванием.

В случае успеха, есть надежда, что генная терапия может быть использована в будущем у пациентов с ранней ВМД и, таким образом, остановит заболевание, прежде чем зрение начнет ухудшаться. Но чтобы генная терапия стала официальным методом лечения, исследователям предстоит провести другие эксперименты и доказать свою безопасность и эффективность. На все это у исследователей может уйти не меньше двух лет.

Источники: http://www.ox.ac.uk/news/2019-02-19-world%E2%80%99s-first-gene-therapy-operation-common-cause-sight-loss-carried-out
https://medicalxpress.com/news/2019-02-world-gene-therapy-common-sight.html


Кардиостимулятор работает от сердцебиения пациента

Имплантируемые кардиостимуляторы изменили современную медицину, спасая миллионы жизней пациентов, но у них есть один серьезный недостаток: их батареи служат только от 5 до 12 лет, после чего их необходимо заменить хирургическим путем.

Поскольку операция по замене батареи может привести к осложнениям, включая инфекцию и кровотечение, различные исследователи пытались создать кардиостимуляторы, которые используют естественную энергию сердцебиения в качестве альтернативного источника энергии. Китайские исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тонг решили эту проблему, разработав кардиостимулятор, работающий на энергии сердцебиения. Устройство было успешно протестировано на свиньях, которые имеют физиологию, сходную с человеческой.

pitanie-cardiostimuljatora

Фото: Американское химическое общество. https://www.acs.org/


Они спроектировали небольшую гибкую пластиковую рамку, в которую вставили пьезоэлемент, генерирующий энергию при изгибе. Устройство имплантировали свиньям и результаты показали, что бьющееся сердце может фактически изменить форму рамки, генерируя достаточно энергии чтобы соответствовать производительности батареи питания кардиостимулятора. Ученые прогнозируют, что исследование станет важным шагом к созданию автономного кардиостимулятора для человека.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190220082602.htm
Исследование: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b08567



Трансплантация молодого костного мозга может замедлять старение

Ученые из Института регенеративной медицины и медицинского центра Седарс-Синай в Лос-Анджелесе (Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, Los Angeles, USA) провели исследование, в котором трансплантировали костный мозг молодых мышей пожилым особям.

Через шесть месяцев животные прошли лабораторные тесты. Мыши, которые получали трансплантаты показали улучшение памяти, когнитивных способностей и способности к обучению по сравнению с мышами, получившими старый костный мозг и контрольной группой.

Кроме тестов ученые исследовали гиппокамп (область мозга связанную с памятью) модифицированных мышей. Реципиенты молодого костного мозга сохранили больше связей между нейронами в гиппокампе, которые называются синапсы, чем реципиенты старого костного мозга, хотя количество нейронов у них было одинаковым.

Клетки крови, вырабатываемые молодым костным мозгом, снижают активацию микроглии (тип иммунных клеток в мозге). Микроглия поддерживает здоровье нейронов, но может стать очень активной и участвовать в разъединении синапсов. С уменьшением сверхактивной микроглии нейроны останутся здоровыми, и выживет больше синапсов.
И хотя не очень ясно как это происходит, исследователи предполагают, что один из ответов заключается в специфическом свойстве клеток молодой крови, которое снижает старение.

Трансплантации молодого костного мозга сохранила синаптические связи и снизила активацию микроглии в гиппокампе мышей, но пока у исследователей нет подтверждений что данный эффект будет работать и на людях. Требуются дальнейшие исследования.

Молодая кровь или костный мозг может представлять собой будущую терапевтическую стратегию нейродегенеративных заболеваний у людей.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190220103341.htm
Исследование: https://www.nature.com/articles/s42003-019-0298-5


Биотехнологическая компания CRISPR Therapeutics впервые применила CRISPR для лечения человека

Компании CRISPR Therapeutics и Vertex Pharmaceuticals объявили, что первый пациент прошел курс лечения CTX001 в фазе 1/2 клинического исследования пациентов с бета-талассемией, что ознаменовало собой первое применение терапии CRISPR / Cas9 в клиническом исследовании.
У пациентов с бета-талассемией есть дефектный ген, не позволяющий клеткам крови переносить кислород по телу. Ученые взяли образцы стволовых клеток из крови пациента, применили CRISPR/Cas9 для редактирования ДНК, а затем ввели клетки обратно в организм. Ожидается, что это поможет излечить заболевание. Эффективность такого применения CRISPR/Cas9 будет известна после окончания терапии.

Компания будет ждать и наблюдать за действием нового способа лечения у двух первых участников, прежде чем применить технологию генного редактирования к остальным 45 испытуемым.

Это первый случай, когда технология редактирования генов CRISPR используется в западной клинике. Исследование спонсирует бостонская компания Vertex Pharmaceuticals. Ранее метод применяли китайские медики для лечения рака.

CRISPR Therapeutics – ведущая западная компания по редактированию генов, специализирующаяся на разработке генных лекарств от серьезных заболеваний с использованием собственной платформы CRISPR/Cas9.

Источник: https://naked-science.ru/article/medicine/zapadnaya-biotehnicheskaya  
Заявление компаний: http://www.crisprtx.com/about-us/press-releases-and-presentations/crispr-therapeutics-and-vertex-announce-progress-in-clinical-development-programs-for-the-investigational-crispr-cas9-gene-editing-therapy-ctx001


Автор обзора Эдуард Ефименко
Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации.

Добавить комментарий