Первую в мире бионическую поджелудочную железу с кровеносными сосудами напечатали в 3D исследователи из Фонда исследований и развития науки под руководством доктора медицины Михала Вшолы. В апреле планируется имплантировать распечатаные поджелудочные железы мышам, чтобы проверить, как они будут взаимодействовать с живым организмом. В октябре 2019 планируется проведение опытов на свиньях.
«Никто пока не делал органа с полным комплектом сосудов», – подчеркивает в интервью PAP доктор Михал Вшола, хирург-трансплантолог. Он уже разработал новый метод малоинвазивного лечения осложненного диабета с использованием эндоскопической трансплантации островков поджелудочной железы под слизистую желудка. Его последняя инициатива – бионическая поджелудочная железа, которая в будущем также будет предназначена для лечения диабета.
Поджелудочная железа, напечатанная в 3D-технологии, состоит исключительно из панкреатических островков. Она не будет выполнять функции внутреннего выделения, как это делает настоящая поджелудочная железа. Предполагается, однако, что в будущем она сможет восстановить производство инсулина в организме пациента с диабетом. Сейчас это возможно только путем инъекции этого гормона.
Поджелудочная железа человека производит панкреатический сок, который помогает в пищеварении. Вокруг нее размещено около 1 млн панкреатических островков, то есть небольших шариков, состоящих из альфа- и бета-клеток, продуцирующих инсулин и глюкагон. Люди с диабетом имеют поврежденные островки поджелудочной железы, то есть у них нет инсулиновых и глюкагоновых клеток. Производится только панкреатический сок. Поэтому им приходится хронически применять инъекции инсулина. «Мы решили, что создадим орган, который будет производить инсулин и глюкагон на основе клеток альфа и бета», – объясняет доктор Вшола.
Польские исследователи собрали панкреатические островки у животных и смешали их с биочернилом – веществом с составом, который помогает выжить этим клеткам. Биопринтер начал располагать их пространственно в биореакторе согласно модели, разработанной ранее на компьютере. В то же время, используя второй шприц, было напечатано кровеносные сосуды, через которые в орган будет поступать кровь.
Польским исследователям пришлось сделать соответствующее биочернило, ведь не было такого, которое бы подошло для этого эксперимента. Другая сложность заключалась в том, чтобы жидкость в шприце, в картридже после печати и срабатывания физико-химических факторов перешла в твердое состояние и можно было накладывать следующие слои, а также поддерживать структуру.
«Раньше мы делали математическое исследование, которое позволило оценить, насколько хорошо этот орган будет функционировать, когда начнется кровообращение. Как будет вести себя кровь в этом органе, в зависимости от различных значений давления и гематокрита, то есть количества красных кровяных клеток в крови. Некоторые сосуды надо было удлинить, другие – сократить », – говорит доктор Вшола.
По словам специалиста, ранее этого никто не делал. В других экспериментах соответствующие биоразлагаемые леса заселяют клетками, а затем имплантируют человеку. Это может быть использовано только для определенных типов тканей, таких, как хрящ, кости, трахея или мочевой пузырь, но не для печени, поджелудочной железы, почек или легких, поскольку они являются паренхиматозные органы, которые должны иметь сосуды. Строительство этой сосудистой системы было большим вызовом», – подчеркивает он.
«14 марта во время благотворительного аукциона научных работ мы представляем результаты нашей работы по бионической поджелудочной железе и надеемся наладить сотрудничество с бизнесом с целью дальнейшего развития проекта», – сказал доктор Вшола. Как он объяснил, пока бионическая поджелудочная железа была напечатана из клеток свиней. «Однако это не имеет значения, мы рассматриваем ее как модель для исследования», – добавляет он.
Проект бионической поджелудочной железы в 3D-технологии, реализуется Фондом исследований и развития науки, финансируется за счет средств Национального центра исследований и развития в рамках программы STRATEGMED III. Членами консорциума в программе является Институт Ненцького, Варшавский политехнический университет, Варшавский медицинский университет, больница Младенца-Иисуса и компания MediSpace. Проект предусматривает создание поджелудочной железы по индивидуальным замерам из стволовых клеток пациента, исключает риск отторжения.
Исследованиями польского консорциума заинтересовались учредители компании «Cellink», мирового лидера в области 3D-биопечати. Эрик Гатенхольм и Гектор Мартинес посетят лабораторию фонда и примут участие в благотворительной акции в Варшаве, целью которой является привлечение средств для финансирования исследований фонда.
Источник: RMF24 / 18.03.2019
