Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег РИА Наука
РИА Наука

Ученые из США приблизились к началу создания искусственного легкого

© Kristin Johnson, courtesy of Donald Ingber, Benjamin Matthews, Martin Montoya, Dongeun Huh, Akiko Mamoto, and Hong Yuan Hsin«Легкое на микрочипе», имитирующее реакции настоящего легкого
«Легкое на микрочипе», имитирующее реакции настоящего легкого
Независимым группам исследователей из США удалось пересадить искусственно созданную легочную ткань взрослым крысам, а также создать "легкое на микрочипе", имитирующее работу настоящего органа, сообщается в статьях, которые будут опубликованы в завтрашнем выпуске журнала Science.

МОСКВА, 24 июн - РИА Новости. Независимым группам исследователей из США удалось пересадить искусственно созданную легочную ткань взрослым крысам, а также создать "легкое на микрочипе", имитирующее работу настоящего органа, сообщается в статьях, которые будут опубликованы в завтрашнем выпуске журнала Science.

Человеческое легкое представляет собой сложное инженерное решение, созданное природой: площадь поверхности одного легкого у взрослого человека составляет около 70 квадратных метров, "упакованных" так, чтобы обеспечивать эффективный перенос кислорода и углекислого газа между кровью и воздухом. Однако ткань легкого трудно восстанавливать, и сейчас единственный способ заменить поврежденные участки органа - пересадка. Она сопряжена с высокими рисками отторжения органа и инфекции, поэтому через 10 лет после операции остаются в живых лишь 10-20% пациентов.

Группа ученых Йельского университета под руководством Лауры Никласон (Laura Niklason) вырастила в лаборатории клетки легкого и пересадила на "каркас" органа у взрослых крыс, где клетки действовали подобно настоящим.

"Нам удалось разработать и изготовить пригодное для пересадки крысам легкое, эффективно переносящее кислород и углекислый газ и оксигенирующее гемоглобин в крови. Это один из первых шагов на пути к воссозданию целого легкого у более крупных животных и в конечном итоге у человека", - сказала Никласон, чьи слова приводит пресс-служба университета.

Группа Никласон удалила из легких взрослой крысы клеточные компоненты, оставив ветвистые структуры легочных путей и кровеносные сосуды, которые послужили "каркасом" для новых легких. Ученые в лабораторных условиях вырастили клетки легкого, используя новый биореактор, имитирующий процесс развития легких у эмбриона, и высадили на подготовленный "каркас".

Высаженные клетки заполнили внеклеточный матрикс - структуру ткани, обеспечивающую механическую поддержку и перенос веществ. Пересаженные крысам на 45-120 минут, эти искусственные легкие поглощали кислород и выводили углекислый газ подобно настоящим.

"Хотя это лишь первый шаг к конечной цели - созданию полностью функциональных легких в лабораторных условиях, наши результаты предполагают, что заполнение клетками легочной матрицы - технически осуществимая стратегия восстановления легкого", - пишут ученые в статье.

Сымитировать действие легкого, но уже в миниатюрном устройстве на основе микрочипа, также удалось Дональду Ингберу (Donald Ingber) из Гарвардского университета и его коллегам: устройство размером со стирательную резинку, по их мнению, может стать полезным инструментом для тестирования новых лекарств и решения других задач.

"Способность "легкого на чипе" поглощать наночастицы в воздухе и имитировать воспалительную реакцию на патогенных микробов представляет собой принципиальное доказательство того, что органы на микрочипах могут в будущем заменить лабораторных животных", - сказал Ингбер, которого цитирует пресс-служба Гарвардского университета.

Ученые смоделировали устройство стенки альвеолы, легочного пузырька, через который осуществляется газообмен с капиллярами. Для этого они высадили на синтетическую мембрану с одной стороны клетки эпителия из альвеол человеческого легкого, а с другой - клетки легочных сосудов. К клеткам легкого в устройстве подается воздух, к "сосудам" - жидкость, имитирующая кровь, а периодическое растяжение и сжатие передает процесс дыхания.

Чтобы проверить, насколько хорошо устройство имитирует реакцию легких на различные воздействия, ученые заставили его "вдохнуть" бактерии группы кишечных палочек (Escherichia coli). Бактерии попали на "легочную" сторону с воздухом, и в то же время со стороны "сосудов" исследователи пустили в поток жидкости белые кровяные клетки. Клетки легкого обнаружили присутствие бактерии и запустили иммунный ответ: лейкоциты перешли через мембрану на другую сторону и уничтожили чужеродные организмы.

Ученые также добавили в воздух, "вдыхаемый" аппаратом, различные наночастицы, в том числе типичные загрязнители воздуха. Некоторые виды этих частиц попали в легочные клетки и вызвали воспаление, а многие свободно прошли в "кровоток". При этом ученые обнаружили, что механическое давление при дыхании существенно усиливает поглощение наночастиц, что их коллеге, Бенджамину Мэтьюсу (Benjamin Matthews), впоследствии удалось подтвердить в эксперименте на мышах.

"Возможность реалистично воссоздать как механическую, так и биологическую стороны процесса в живом организме - захватывающая инновация", - сказал коллега авторов исследования Рустем Исмагилов (Rustem Ismagilov) из университета Чикаго, которого цитирует пресс-служба.

Рекомендуем
Статс-секретарь-заместитель министра здравоохранения РФ Дмитрий Костенников
Мишустин уволил замминистра здравоохранения Костенникова
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала