Sztuczny prawdziwy oddech

Medycyna Regeneracyjna | Ludzkie płuca wyhodowali w laboratorium po raz pierwszy amerykańscy naukowcy - pisze Krzysztof Kowalski.

Aktualizacja: 27.02.2014 08:09 Publikacja: 27.02.2014 08:08

Przeszczepiane organy ratują ludziom życie, ale zabiegów tego rodzaju przeprowadza się  zbyt mało, aby uratować wszystkich potrzebujących, barierą jest brak dawców, niemożność pobierania wystarczającej ilości organów. Dlatego wiele laboratoriów na świecie pracuje nad uzyskaniem organów sztucznych.

Sieć bardzo różnych komórek

Postęp w tej dziedzinie jest znaczący. Wprawdzie nie udaje się jeszcze stwarzać kompletnych organów, lecz tylko ich części, ale i tak tego rodzaju przeszczepy są ratunkiem dla oka, wątroby, a nawet mózgu. Podstawą do wytwarzania takich zastępczych części organów są komórki macierzyste.

Jednym z najdelikatniejszych organów, wyjątkowo trudnym do odtworzenia, są płuca. Zbudowane są z wielu typów komórek. Komórki tworzące ich zewnętrzną warstwę różnią się bardzo od tych ulokowanych wewnątrz.

Jednak te trudności nie zniechęciły naukowców z zespołu prof. Joaquima Cortiella z University of Texas Medical Branch w Galveston. Naukowcy brali pod uwagę, że przeszczep płuc jest często jedyną metodą ratowania życia w niektórych chorobach, np. w przypadku mukowiscydozy objawiającej się przewlekłą chorobą oskrzelowo-płucną, której nasilenie jest głównym czynnikiem decydującym o długości i jakości życia.

Przypadków tej choroby jest na tyle dużo, że bardzo trudno jest znaleźć „kompatybilnego" dawcę organu. Toteż  wielu chorych umiera, zanim jeszcze podjęte zostaną procedury zmierzające do przeszczepu.

Dlatego osiągnięcie prof. Cortiella i jego zespołu – stworzenie płuc nadających się do transplantacji – może zrewolucjonizować medycynę regeneracyjną.

W 2010 r. zespół z University of Texas Medical Branch stworzył płuco, korzystając z embrionalnych komórek macierzystych myszy. Badacze niszczyli komórki płuca laboratoryjnego zwierzęcia za pomocą wielu cykli zamrażania i rozmrażania, a następnie użyli otrzymanej w ten sposób „skorupy płucnej" do namnażania nowych komórek.

Metoda sprawdzona ?na zwierzętach

Obecnie badacze osiągnęli wyższe stadium, posłużyli się płucami dwojga zmarłych dzieci, prawdopodobnie ofiar wypadków samochodowych.

Wykorzystując metodę zastosowaną już wcześniej – zamrażania i rozmrażania – ogołocili ludzkie płuco z tkanek, pozostawiając tylko szkielet w postaci kolagenu i elastyny. Następnym krokiem było pobranie komórek z drugiego płuca i przeniesienie ich na „rusztowanie". Ten preparat zanurzyli w akwarium wypełnionym odżywczym płynem. Po czterech tygodniach wydobyli z kąpieli uformowane ludzkie płuca.

Ludzkie płuca udało się wyhodować ponad rok temu, ale amerykańscy naukowcy zwlekali z ogłoszeniem rezultatu, aby się upewnić, czy wyhodowany organ będzie funkcjonował.

Jest to olbrzymie osiągnięcie, ponieważ do tej pory udawało się odtwarzać płuca tylko myszy. Jednak dr Joan ?Nichols, członek zespołu badawczego, studzi entuzjazm: – Do klinicznego stosowania tego typu tak uzyskiwanych organów jeszcze daleka droga. Przeprowadzenie niezbędnych badań koniecznych do dokończenia i dopracowania procedury laboratoryjnej tak aby była bezpieczna w przypadku ludzi, zajmie jeszcze ponad 10 lat. Dlatego obecnie nasz zespół przygotowuje się do kontynuowania eksperymentów z płucami świń, te zwierzęta pod względem fizjologicznym są bardzo podobne do człowieka.

Obecnie stosowane sztuczne płuca mają za zadanie natlenianie krwi obiegowej pacjenta tlenem z butli. Metoda ta jest często niezbędna do podtrzymania funkcji życiowych w warunkach szpitalnych, ale nie umożliwia normalnego życia, w dodatku nie jest całkowicie bezpieczna. Dlatego mnożą się próby ominięcia tej bariery. Jedną z najbardziej obiecujących podjął zespół z Louis Stokes Cleveland VA Medical Centre w USA.

Płuca z polimerów

Naukowcy stworzyli platformę, polimerową płytę, w której wydrążone są dwie sieci mikrokanałów, jedna dla krwi, druga dla powietrza. Mikrokanały oddzielone są polimerową przepuszczalną membraną. Umożliwia ona przenikanie tlenu i dwutlenku węgla. W ten sposób te sztuczne płuca zasilane są w naturalny sposób z powietrza, a nie z butli.

Podczas testów do sieci mikrokanałów wprowadzono krew świni nasyconą dwutlenkiem węgla. Okazało się, że krew opuszczająca sieć mikrokanałów nasycona jest tlenem, w trakcie cyrkulacji oddała dwutlenek węgla, a więc nastąpił proces, jaki zachodzi w naturalny sposób w płucach. Wydajność tej struktury jest pięciokrotnie większa od sztucznych płuc zasilanych butlą.

Badacze zamierzają tak dopracować tę strukturę, aby nadawała się do wszczepiania na stałe chorym ludziom. Wiadomość o tym eksperymencie zamieścił  „Lab on a Chip".

Przeszczepiane organy ratują ludziom życie, ale zabiegów tego rodzaju przeprowadza się  zbyt mało, aby uratować wszystkich potrzebujących, barierą jest brak dawców, niemożność pobierania wystarczającej ilości organów. Dlatego wiele laboratoriów na świecie pracuje nad uzyskaniem organów sztucznych.

Sieć bardzo różnych komórek

Pozostało 93% artykułu
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Północny biegun magnetyczny zmierza w kierunku Rosji. Wpływa na nawigację