Первый эксперимент по пересадке искусственно выращенного легкого прошел успешно
Эксперимент завершил серию «первых» экспериментов Николс и ее коллег. В 2014 году команда Николс впервые вырастила в лаборатории человеческое легкое; спустя год (снова впервые) одно легкое пересадили свинье. С тех пор в лаборатории Николс из клеток будущих реципиентов вырастили еще три (свиных) легких и пересадили их; после операции четыре лабораторных свииньи дышали с помощью одного собственного и одного выращенного in vitro легкого. Статья Николс и ее коллег опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Легкое — сложный орган: он состоит из клеток нескольких сотен типов высоко специализированных клеток (недавно, кстати, нашли еще один, до сих пор неизвестный), из клеток складываются сложные структуры — сеть кровеносных сосудов, бронхиол, альвеол и других структур, которые, в свою очередь, сложно упорядочены и образуют дольки, из которых складываются сегменты; архитектура легкого на всех уровнях организации очень важна для того, чтобы легкое успешно выполняло свою функцию. Поэтому выращивание искусственного органа, способного заменить легкое — очень непростая задача.
Группа Джоан Николс решила ее, разработав сложную методику стимуляции размножения донорских клеток на децелляризованном внеклеточном матриксе свиного легкого; с помощью управляемых наночастиц и гидрогелевых частиц ученые точечно доставляли факторы роста к группам клеток, стимулируя их деление. Выращенные таким образом легкие практически идентичны естественным, за исключением отсутствия у искусственных легочных артерий.
Выращивание свиного легкого, по размеру сходного с человеческим, занимает у Николс 30 дней. Ранее в подобных экспериментах биоинженеры выращивали легкие менее крупных животных, и на это уходило меньше времени. Больший срок позволил группе Николс успеть вырастить развитую сеть кровеносных сосудов и наладить циркуляцию крови, благодаря чему после пересадки легкое не заполнилось жидкостью, как это происходило в течение первых часов после пересадки искусственно выращенных легких в предыдущих экспериментах.
Неизвестно, как чувствовали бы себя свиньи с пересаженными Николс легкими в долгосрочной перспективе: четырех участвовавших в эксперименте животных усыпили через 10 часов, две недели, месяц и два месяца после пересадки, чтобы вскрыть и узнать, как пересаженные органы развивались в организме после операции. Результаты исследования post-mortem показали, что новые органы не спровоцировали ни иммунного ответа, ни воспаления; кроме того, после пересадки органы продолжали развиваться, хотя ученые не вводили свиньям факторы роста; исследователи также отмечают, что в новых органах поселились бактерии оригинальнх легких.
Уровень кислорода в крови свиней, которым пересадили искусственно выращенные органы, был стабильно нормальным, но ученые не исключают, что кровь животных снабжали кислородом их естественное легкое, которое не отключали из опасений о том, что возможностей искусственного органа будет недостаточно и животные погибнут.