Operację przeprowadzono w Duke University Hospital w Kalifornii. Naukowcy z Duke, we współpracy ze specjalistami ze spółki Humacyte, opracowywali technikę wyprodukowania naczynia drogą bioinżynierii tkankowej przez 15 lat. Naukowcy musieli zmierzyć się z wieloma problemami, jednak jednym z głównych wyzwań w bioinżynierii ludzkich tkanek dla celów medycznych jest tendencja ludzkiego organizmu do odrzucania przeszczepów, czyli reakcji układu odpornościowego, który, traktując przeszczepiony organ jak ciało obce, atakuje go jakby był „intruzem”. Istniała zatem potrzeba opracowania takiej tkanki, która pozwoliłaby wyeliminować problem odrzucania przeszczepów.

Jak to jest zrobione?

Budulcem dla tego sztucznego naczynia krwionośnego są ludzkie komórki pochodzące od dawcy. Komórki te zostały umieszczone w roztworze zawierającym aminokwasy, witaminy oraz substancje odżywcze i w takim środowisku „porastały” strukturę w kształcie tuby, dzięki czemu możliwe było uzyskanie odpowiedniego kształtu naczynia krwionośnego. Struktura siatki, na której osadzały się komórki, jest biodegradowalna i rozpuszcza się kiedy komórki ją porastają. Następnie wzmacniano otrzymaną strukturę mięśniami. Naukowcy zaobserwowali, że pompowanie substancji odżywczych w rytmie, który naśladuje rytm pompowania krwi przez serce sprawia, że naczynia stają się mocniejsze.

Podsumowując, proces wzrostu takiego sztucznego naczynia zajmuje kilka miesięcy. Naukowcy są zdolni do wykorzystania własnych komórek pacjenta do wytworzenia spersonalizowanego naczynia krwionośnego, jednakże proces ten jest mało opłacalny i często trwa zbyt długo aby pomóc pacjentowi, który tej pomocy potrzebuje, w większości przypadków, natychmiast. Dodatkowo tak wytworzone naczynie jest przekształcane w strukturę kolagenową. Transformacja taka zapewnia, że przeszczep nie zostanie odrzucony przez pacjenta.

Bioinżynieria tkanek - lepsze rozwiązanie dla pacjentów?

Podczas niedawno przeprowadzonej operacji bioinżynieryjnie wytworzone naczynie krwionośne zostało zaimplantowane w ramach hemodializy, procesu wypłukiwania toksyn z organizmu w przypadku niemożności przeprowadzenia detoksykacji przez nerki. 

Podczas hemodializy lekarz często próbuje przyspieszyć przepływ krwi poprzez przyłączenie tętnicy do żyły. Obecne metody wykorzystywane do wykonania takiego połączenia zakładają połączenie naczyń syntetyczną tubą co często prowadzi do krzepnięcia krwi lub chirurgicznej ekstrakcji naczynia z innej części ciała pacjenta i użycia jej jako łącznika, lecz to ostatnie rozwiązanie może powodować groźne dla życia pacjenta zakażenia.

Badania przedkliniczne wykazały, że naczynia krwionośne, sztucznie wytworzone z wykorzystaniem narzędzi bioinżynierii tkankowej, są rozwiązaniem, które może zastąpić powyższe metody i wyeliminować zagrożenia, co potwierdza także przeprowadzona ostatnio operacja.

Jeffrey Lawson, biolog naczyniowy z Duke University, który pomagał w opracowywaniu sztucznych naczyń, a także uczestniczył w planowaniu zabiegu chirurgicznego jest przekonany, że ten przełom może utorować drogę dla bioinżynierii organów bardziej skomplikowanych takich jak wątroba, nerka czy oko.

Anna Byczkowska

Przeczytaj także:

Nowy rodzaj terapii nadzieją dla chorych na glejaka!

Źrodło:

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=first-bioengineered-blood