Врачи-трансплантологи работают над созданием искусственного пищевода

Хотя рак пищевода не относится к наиболее распространенным онкологическим заболеваниям, каждый год во всем мире этот неутешительный диагноз ставится примерно полмиллиона раз. Прогноз у этой формы рака в большинстве случаев не слишком благоприятный, а уж без тяжелой и сложной операции дело и вовсе почти никогда не обходится. При этом пораженные опухолью участки пищевода хирургам приходится удалять, заменяя их либо соответствующими фрагментами донорского органа, либо собственными тканями пациента, иссеченными из его желудка или толстого кишечника. Но первый вариант означает очень долгую, мучительную и далеко не всегда успешную борьбу с отторжением чужеродного органа, а второй - столь сложную и тяжелую операцию, что выдержать ее могут отнюдь не все пациенты.

И вот теперь группе исследователей во главе с видным специалистом в области регенеративной медицины Паоло Маккиарини (Paolo Macchiarini), профессором Каролинского института в Стокгольме, удалось сделать важный шаг на пути к созданию искусственного пищевода. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

От донорского каркаса трахеи - к полимерному

Профессор Маккиарини - не только ученый-биолог, но и практикующий хирург-трансплантолог, известный, в первую очередь, своими операциями по пересадке трахеи. Пять с половиной лет назад в университетской клинике Барселоны он осуществил трансплантацию первой культивированной в лаборатории трахеи, что позволило обойтись без применения иммунодепрессантов. Ученый взял донорский орган и удалил из него "родные" клетки, так что от трахеи остался один лишь хрящевой каркас. Этот каркас он "заселил" стволовыми клетками из костного мозга пациентки, которой предназначался трансплантат, и поместил его в биореактор. Вскоре трахея была готова для пересадки. Операция прошла успешно, сегодня пациентка здорова и ведет совершенно нормальный образ жизни…

С тех пор профессор Маккиарини выполнил в разных странах мира множество подобных операций, причем научился обходиться вовсе без донорского органа, изготовляя каркас трахеи из волокон биосовместимого синтетического композиционного материала.

Расчет пищевода на компьютерной модели

Теперь этот опыт побудил его взяться за эксперименты с другим органом - пищеводом. "Наша технология тканевой инженерии позволяет лечить и те заболевания, при которых требуется удаление пищевода. У взрослых это, чаще всего, рак, у детей - те или иные дефекты развития".

Итак, профессор Маккиарини сделал ставку на тканевую инженерию, то есть на культивирование необходимых для пересадки тканей и органов в лаборатории. И добился первого успеха на пути к созданию искусственного пищевода. Пока, правда, лишь в опытах на крысах. "Мы изучили трехмерное строение пищевода крысы, - поясняет исследователь. - Изучили очень детально, слой за слоем. Нас интересовало, прежде всего, расположение волокон, образующих каркас пищевода. Эти данные легли в основу компьютерной модели, на которой мы смогли рассчитать, какую часть "родных" клеток донорского органа надо удалить, чтобы избежать реакции отторжения у реципиента. А затем мы проверили, способен ли такой частично "обесклеченный" пищевод выдержать те механические нагрузки, которым этот орган подвергается в живом организме". Оказалось, что способен.

Донорский каркас пищевода не требует полной очистки

Расчеты на компьютерной модели существенно упростили подготовку донорского пищевода к трансплантации. При разработке методики пересадки трахеи подобные расчеты еще не применялись, поэтому исследователям пришлось тогда удалять из каркаса все "родные" донорские клетки.

Теперь же профессор Маккиарини ограничился тем, что лишь частично "очистил" пищевод крысы-донора от ее собственных клеток, после чего засеял его стволовыми клетками, добытыми из костного мозга крысы-реципиента. Уже две недели спустя "обесклеченные" участки пищевода оказались заполнены клетками, образовавшимися из стволовых в результате их дифференцировки. А потом исследователи иссекли часть пищевода у крысы-реципиента и заменили его фрагментом соответствующим образом обработанного донорского пищевода. "Мы убедились, что вскоре после такой операции подопытное животное могло есть, пить, и вообще чувствовало себя, судя по всему, нормально, - говорит профессор Маккиарини.

До операции на человеке - еще четыре года

Его группа выполнила уже около сорока подобных экспериментов, и во всех случаях трансплантат отлично прижился, не вызывая никаких побочных реакций.

Правда, пока речь шла лишь об очень небольших фрагментах пищевода длиной около 1,5 сантиметров, но это связано с малыми размерами модельного организма. Теперь ученые готовятся к экспериментам на более крупных животных - прежде всего, свиньях. А уже в следующем году они надеются обойтись и вовсе без донорских пищеводов, заменяя их изделиями из биосовместимых полимерных волокон, так же как это делается сегодня при пересадке трахей. "Мы начали уже экспериментировать и с пищеводами людей, - говорит профессор Маккиарини. - Это исследование пока не завершено, однако предварительные результаты сходны с теми, что были получены в опытах на крысах. Я думаю, что уже в ближайшие четыре года дело дойдет и до реальной пересадки культивированного в лаборатории пищевода человеку".