20 июля 2019, суббота, 04:50
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Сердечный клапан из стволовых клеток

Человеческое сердце
Человеческое сердце
Илл.: Wikimedia Commons

Новый подход к изготовлению искусственных сердечных клапанов, основанный на использовании iPS-клеток был предложен в работе, опубликованной в последнем выпуске журнала The Annals of Thoracic Surgery.

У человеческого сердца четыре клапана. В норме они открываются только в одну сторону и обеспечивают ток крови в нужном направлении. Трехстворчатый (трикуспидальный) клапан находится между правым предсердием и правым желудочком. Венозная кровь попадает в сердце сначала в правое предсердие, оттуда в правый желудочек, затем правый желудочек сокращается, чтобы забросить кровь в легочный ствол – сосуд, по которому кровь отправится в легкие обогащаться кислородом.

Схема движения крови в сердце человека

Трехстворчатый клапан устроен как раз так, чтобы при сокращении желудочка кровь попадала в легочный ствол, а не возвращалась обратно в предсердие. Аналогично устроен митральный клапан между левым желудочком и левым предсердием. Обогащенная кислородом кровь, идущая от легких, попадает сначала в левое предсердие, из него в левый желудочек, а оттуда при сокращении желудочка отправляется в аорту. Митральный клапан предотвращает заброс крови обратно в предсердие. Аортальный клапан открывается из левого желудочка в аорту и препятствует обратному току крови из аорты в желудочек, когда желудочек расслаблен. Легочный клапан выполняет аналогичную функцию между левым желудочком и легочным стволом. Именно его конструировали из клеток авторы статьи.

Недостаточность клапанов бывает врожденной и приобретенной (после инфекционного эндокардита или из-за ревматизма), а также разной степени выраженности. В некоторых случаях помочь может только замена клапана на искусственный. Если заменять клапан приходится ребенку, например, при врожденном дефекте, возникает проблема. Ребенок растет, а клапан нет. По данным организации STS Congenital Heart Surgery Database, каждый год примерно 800 детей нуждаются в пересадке клапана.

Сделать клапан, который рос бы вместе с новым владельцем, можно только из живых клеток. При этом чужие клетки не годятся, поскольку вызовут у пациента иммунный ответ. Получить собственные клетки любого типа стало возможно благодаря использованию iPS-клеток. В фибробласты (клетки кожи) вводятся генетические конструкции, которые перепрограммируют их в плюрипотентные стволовые клетки. Затем с помощью других генетических конструкций в клетках запускается синтез молекул, превращающих эти клетки в мезенхимальные стволовые клетки. Мезенхимальные стволовые клетки могут дифференцироваться уже не во все типы клеток, а, в основном, в клетки мышц, суставов, костей и жировой ткани, то есть ткани, образующиеся в ходе эмбрионального развития из среднего зародышевого листка – мезенхимы.

Авторы надеются, что в будущем удастся вместо фибробластов, получение которых не вполне безболезненно (нужно вырезать кусочек кожи), использовать клетки крови.

Вообще получение искусственных органов и тканей для пересадки – это очень горячая тема в современной науке. Совсем недавно начались первые клинические испытания подобного метода, о который мы уже рассказывали. В этих испытаниях пациентке с макулодистрофией пересадили фрагмент эпителия сетчатки, полученный из iPS-клеток. Очень важно, чтобы этот эксперимент подтвердил безопасность метода, которая до того была подтверждена в многочисленных экспериментах на животных. Остается опасность, что какая-нибудь клетка не перестала быть iPS и все еще может неограниченно делиться. Это чревато образованием опухолей. За процессами в глазу легко следить и своевременно принять меры, вероятно, поэтому именно такие условия выбраны для первых испытаний. Если безопасность будет подтверждена, это откроет двери аналогичным методикам. Например, сердечным клапанам из iPS-клеток.

Кроме источника клеток остается вопрос поддержания трехмерной структуры клапана. Для этого авторами была использована технология бесклеточного матрикса (о некоторых других случаях ее применения мы также уже писали). Матрикс – это относительно жесткий каркас органа, образованный межклеточным веществом. Обычно он состоит из коллагена и других гликопротеинов, протеогликанов и гиалуроновой кислоты. Можно взять чей-нибудь чужой орган (например, легочный клапан), который нельзя пересадить просто так из-за иммунной несовместимости, вымыть из него клетки предыдущего хозяина и заселить клетками будущего хозяина. На данный момент исследователям удалось в лабораторных условиях на основе такого матрикса и iPS-клеток вырастить новый сердечный клапан.

Если такой метод будет использован для протезирования сердечного клапана пациента, фактически получится трансплантация органа, но без проблем с иммуносовместимостью. Вообще в последнее время появляется надежда, что технологии, основанные на применении iPS-клеток позволят решить некоторые проблемы, связанные с отторжением чужеродных тканей при трансплантациях самых разных органов.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.