Это обзор за апрель 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.
3D-биопечать искусственных органов из замороженных клеток
Клеточные материалы, например из собственных стволовых клеток пациента имеют огромный потенциал для 3D-печати органов и трансплантации, они совместимы и не отторгаются иммунной системой пациента. Но в ходе печати клетки могут быть нестабильны, а срок их хранения ограничен.
Ученые из калифорнийского университета в Беркли (The University of California, Berkeley) предложили использовать низкую температуру для выживания клеток в ходе 3D-биопечати. Новую технологию назвали «криолитографией» – она не только позволяет поддерживать стабильность температуры, но и замораживать каждый слой напечатанного клеточного материала. Для этого слои после печати немедленно погружают в криогенную ванну. Кроме того, вместо печати всего органа сразу, ткани печатаются по слоям, которые затем укладываются механическим манипулятором (роботизированной рукой) для создания трехмерной структуры.
Новая технология позволит ускорить процесс печати, контролировать температуру и условия среды клеток при 3D-биопечати органов, а также позволит их долго хранить и транспортировать.
Еще возможно и другое применение данной технологии например, в производстве замороженных продуктов питания.
Источник: http://www.3dpulse.ru/news/3d-biopechat/3d-biopechat-iz-zamorozhennyh-kletok-pozvolit-sozdavat-iskusstvennye-organy/
Исследование: http://medicaldevices.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=2728063
Израильские ученые впервые в мире напечатали живое сердце
Ученые из Тель-Авивского Университета напечатали первое в мире трехмёрное сердце с кровеносными сосудами, желудочками и камерами. До сих пор ученые в области регенеративной медицины успешно печатали только простые ткани без кровеносных сосудов. Исследователи использовали клетки и биологические материалы человека — для этого взяли биопсию жировой ткани. Они разделили жировую ткань пациента на клеточные и неклеточные структуры. Затем клетки были перепрограммированы в плюрипотентные стволовые клетки, которые использовались для создания сердечной мышцы. А неклеточный материал — внеклеточный матрикс, внеклеточные макромолекулы, такие как коллаген и гликопротеины, были преобразованы в гидрогель, который стал биочернилами для 3D-принтера. По словам ученых, клетки должны созревать еще около месяца и тогда они смогут биться и сокращаться.
Напечатанное учёными сердце около 2,5 сантиметров или размером сердца кролика. Инженерное сердце полностью соответствует иммунологическим, клеточным, биохимическим и анатомическим свойствам человека. Смотрите видео:
Болезнь сердца является основной причиной смерти среди мужчин и женщин в мире. В настоящее время трансплантация сердца является единственным методом лечения, доступным пациентам с терминальной стадией сердечной недостаточности. Учитывая острую нехватку доноров сердца, необходимость разработки новых подходов к восстановлению больного сердца является очень востребованной. Исследователи в настоящее время планируют культивировать печатные сердца в лаборатории и «учить их вести себя как сердца». Еще, они планируют пересадить 3D-напечатанное сердце модельным животным.
Данная технология является очень перспективной для будущего лечения заболеваний сердца, и, возможно трансплантаций сердца или его частей.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190415102242.htm
Разрабатывается инновационное бионическое влагалище
Директор и профессор регенеративной медицины в клинике NanoRegMed Александр Сейфалиан, который создал первую искусственную трахею для трансплантации пациенту, разрабатывает искусственное влагалище, которое может быть сделано из синтетического или биологического материала и собственных клеток пациента. Оно будет предназначен для женщин с такими заболеваниями, как синдром Майера-Рокитанского-Кюстера-Хаузера (MRKH), при котором влагалище развивается не полностью, вагинальная артезия, при которой влагалище закрыто или отсутствует, также для пациенток с раком или травмами влагалища.
Как сообщает ученый, бионическое влагалище будет имплантировано в окружающие ткани и впоследствии станет нормальным органом.
Профессор извлек мышечные и эпителиальные клетки у пациента и добавил питательные вещества чтобы они могли расти. А в качестве каркаса будущего органа может быть синтетический или биологический материал, например, кишечник свиньи, “сшитый” стволовыми клетками пациента.
В настоящее время ученый и его команда работают над созданием нового каркаса, изготовленного из графеновых наноматериалов, на которых хорошо растут клетки человека. Сейчас разработка находится в экспериментальной стадии, и первая имплантация скорее всего, сможет быть проведена через 5 или более лет.
В период с 2005 по 2008 год четырем американским пациентам были имплантированы бионические влагалища, созданные с использованием их собственных клеток, теперь они имеют полностью функционирующие половые органы.
Ученые создали прозрачные человеческие органы
Исследователи из Германии создали прозрачные человеческие органы, используя новую технологию, которая может быть основой для 3D-печати целых органов для трансплантации с использованием клеток и биологических материалов.
Ученые во главе с Али Эртюрком из Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене разработали методику, в которой используется растворитель для прозрачности таких органов, как мозг и почки. Орган подвергается лазерному сканированию под микроскопом, что позволяет ученым зафиксировать всю структуру, включая кровеносные сосуды и каждую клетку в определенном месте. Используя эту схему, исследователи распечатывают биологический каркас органа. Затем они заполняют 3D-принтер стволовыми клетками, которые действуют как биочернила и вводятся в нужное место, создавая функциональный орган.
До сих пор в 3D-печатных органах отсутствовали детальные клеточные структуры, потому что они основывались на изображениях с компьютерной томографии или МРТ-аппаратов.
Теперь, благодаря этой технологии ученые могут видеть, где находится каждая клетка в прозрачных человеческих органах. А это значит, что они фактически смогут повторить то же самое, используя технологию 3D-биопечати, чтобы сделать настоящий функциональный орган.
Команда Али Эртюрка планирует напечатать поджелудочную железу в течение следующих 2-3 лет, а также почки в течение 5-6 лет. Исследователи сначала проверят, смогут ли животные выжить с биопечатыми органами и тогда начать клинические испытания в течение 5-10 лет.
Создание кровеносных сосудов по требованию
При повреждении органов или тканей для восстановления их нормальных функций необходимо образование новых кровеносных сосудов. В настоящее время инъекции факторов роста или генетического материала в интересующий участок ткани может вызвать ангиогенез (рост новых кровеносных сосудов из уже существующих).
Ученые из университетов Фрайбурга и Базеля доказали, что стабильный ангиогенез может быть достигнут простой инъекцией гидрогеля.
Клетки, которые организуются в кровеносные сосуды, нуждаются в иммунном ответе со стороны других клеток для стабильности и регуляции кровотока. Исследователи обнаружили новую популяцию клеток иммунной системы, которые циркулируют в крови — моноциты CD11b +, продуцирующие белок Piezo-1. Это один из так называемых механорецепторов, которые необходимы для взаимодействия клеток в центральной нервной системе. Ученые установили роль клеточной популяции моноцитов CD11b + в стабилизации новообразованных кровеносных сосудов. И на основании этих результатов они разработали гидрогель, который способствует образование новых кровеносных сосудов, а по своим физическим свойствам напоминает сгусток крови.
Это исследование впервые показывает, что определенная микросреда способна привлекать необходимую популяцию механосенсирующих клеток, которая может помочь в регенеративном процессе. Результаты оказали положительное влияние на лечение заболевания периферических сосудов.
Гидрогель — это простое средство для создания новых и здоровых сосудов в тканях и органах.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190403113917.htm
Исследование: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201808050
IV Национальный конгресс по регенеративной медицине состоится 20-23 ноября 2019 года
1 апреля началась регистрация на IV Национальный конгресс по регенеративной медицине, который состоится 20-23 ноября 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова.
Мероприятие объединит 1500 специалистов из различных регионов России и международных экспертов в области клеточной биологии и генной терапии, врачей, представителей биотехнологических компаний, исследователей в области регенеративной медицины.
Эксперты представят самые последние результаты своих исследований в области генной инженерии, молекулярной и клеточной биологии, клеточной терапии, тканевой инженерии и разработки биомедицинских технологий. С регенеративной медициной связаны перспективы решения самых сложных задач в лечении пациентов с тяжелыми и часто неизлечимыми заболеваниями или травмами.
Официальный сайт Конгресса: www.congress.regenerative-med.ru
Источник: https://scientificrussia.ru/articles/start-priyoma-zayavok-na-iv-natsionalnyj-kongress-po-regenerativnoj-meditsine-v-mgu
Автор обзора Эдуард Ефименко
Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации
