В журнале Nature Materials опубликованы результаты совместной работы ученых из Университета Пенсильвании и Массачусетского технологического института, которая приблизила биоинженеров к созданию новой печени из собственных клеток пациента.

Исследователи создали трехмерную матрицу, по которой выращиваются кровеносные сосуды, из сахара, растворяющегося после того, как вокруг него нарастет «сосудистая архитектура». Получающиеся в результате полые трубки пригодны для того, чтобы по ним вместе с кровью доставлялись питательные вещества и кислород для новых органов.

Питание искусственно выращиваемых органов является в настоящее время одной из главных проблем тканевой инженерии. Как поясняет один из авторов публикации о сахарной матрице для сосудов Кристофер Чен (Christopher Chen) из Университета Пенсильвании, «серьезная задача не только вырастить крупный орган, но сохранить жизнеспособность всех его клеток, поскольку когда вы собираете вместе большое их количество, они забирают друг у друга питательные вещества, а также кислород и погибают от удушья и голода».

По словам Чена, им с коллегами создана новая технологическая платформа, которая превращает выращивание новых тканей в деликатный и быстрый процесс, поскольку «клетки оказываются в руках человека с пипеткой лишь на несколько минут, на том единственном этапе, когда необходимо залить их в форму, а после они сами разрастаются в сосудистую сеть».

Основным требованием к материалу матрицы, которую разрабатывали ученые, была его твердость, что позволило бы создавать прочные филаменты сети, выходящие из 3D-принтера, и одновременно легкая растворимость в воде без причинения вреда клеткам.

Методом проб и ошибок было установлено, что таким материалом является сахар. Он обладает механической твердостью и присутствует в природе повсеместно, например, в виде целлюлозы. Сахар, который использовался в экспериментах авторов, является смесью сахарозы и глюкозы с примесью декстрана, придающего структурную прочность.

Внеся клетки стенок кровеносных сосудов человека в полости сахарной сетчатой матрицы, ученые увидели спонтанное прорастание капилляров, что повышает проникающую способность создаваемой сети. Капилляры прорастали так, как это обычно происходит естественным путем в организме.

Продолжая тестировать возможности искусственной кровеносной сети, исследователи создали гели, содержащие печеночные клетки. Когда эти гели «подпитывались» питательной жидкостью, которая поступала по полым сосудам, выращенным на сахарной матрице, клетки печени стали производить больше альбумина и мочевины, что свидетельствовало об их нормальной функции. При этом увеличивалась клеточная плотность в гелях, а это является важным фактором для выращивания органов вне организма.

Прежде чем говорить о перспективе применения сахарной матрицы в регенеративной медицине ученым предстоит решить проблему соединения искусственно выращенных сосудов с настоящими кровеносными сосудами и проверить, как искусственная кровеносная сеть взаимодействует с настоящими гепатоцитами.