Поляки надрукували першу у світі біонічну підшлункову залозу із судинною системою

Поляки надрукували першу у світі біонічну підшлункову залозу із судинною системою

Першу у світі біонічну підшлункову залозу із кровоносними судинами надрукували у 3D дослідники з Фонду досліджень і розвитку науки під керівництвом доктора медицини Міхала Вшоли. У квітні планується імплантувати роздруковані підшлункові залози мишам.

У квітні цього року вчені фонду мають намір імплантувати елементи підшлункової залози мишам, щоби перевірити, як вони взаємодіятимуть із живим організмом. У жовтні 2019 р. планується проведення дослідів на свинях.

«Ніхто поки не робив органу із повним комплектом судин», – підкреслює в інтерв’ю PAP доктор Міхал Вшола, хірург-трансплантолог. Він вже розробив новий метод малоінвазивного лікування ускладненого діабету з використанням ендоскопічної трансплантації острівців підшлункової залози під слизову шлунка. Його остання ініціатива – біонічна підшлункова залоза, яка у майбутньому також буде призначена для лікування діабету.

Підшлункова залоза, надрукована в 3D-технології, складається виключно з панкреатичних острівців. Вона не виконуватиме функції внутрішнього виділення, як це робить справжня підшлункова залоза. Передбачається, однак, що в майбутньому вона зможе відновити виробництво інсуліну в організмі пацієнта з діабетом. Зараз це можливо тільки шляхом ін’єкції цього гормону.

Підшлункова залоза людини виробляє панкреатичний сік, який допомагає в травленні. Навколо неї розміщено близько 1 млн панкреатичних острівців, тобто невеликих кульок, що складаються з альфа- і бета-клітин, які продукують інсулін і глюкагон. Люди з діабетом мають пошкоджені острівці підшлункової залози, тобто у них немає інсулінових і глюкагонових клітин. Виробляється тільки панкреатичний сік. Тому їм доводиться хронічно застосовувати ін’єкції інсуліну. «Ми вирішили, що створимо орган, який буде виробляти інсулін і глюкагон на основі клітин альфа і бета», – пояснює доктор Вшола.

Польські дослідники зібрали панкреатичні острівці у тварин і змішали їх з біочорнилом – речовиною зі складом, який допомагає вижити цим клітинам. Біопринтер почав розташовувати їх просторово в біореакторі відповідно до моделі, розробленої раніше на комп’ютері. У той же час, використовуючи другий шприц, було надруковано кровоносні судини, через які в орган буде надходити кров.

«Після друку такої підшлункової залози ми не дивилися, як вона виглядає; це нас взагалі не цікавило. Ми виявили, що можемо друкувати орган товщиною від 1 до 1,5 см у висоту, і що він повинен мати достатньо щільну мережу судин, так, щоби всі острівці підшлункової залози отримували глюкозу і кисень», – каже доктор Вшола.

Польським дослідникам довелося зробити відповідне біочорнило, адже не було такого, яке би підійшло для цього експерименту. Інша складність полягала в тому, щоб рідина в шприці, у картриджі після друку і спрацювання фізико-хімічних факторів перейшла у твердий стан і можна було накладати наступні шари, а також підтримувати структуру.

«Раніше ми робили математичне дослідження, яке дозволило оцінити, наскільки добре цей орган буде функціонувати, коли розпочнеться кровообіг. Як буде поводитися кров у цьому органі, залежно від різних значень тиску і гематокриту, тобто кількості червоних кров’яних клітин у крові. Деякі судини треба було видовжити, інші – скоротити», – каже доктор Вшола.

У квітні отримані підшлункові залози з острівцями будуть випробувані на мишах. Ці дослідження триватимуть до червня. У жовтні 2019 р. на свинях буде проведено випробування більшого фрагмента на кілька сантиметрів. «Потрібно перевірити, як цей орган поводитиметься в живому організмі, як проходитиме мікроциркуляція і як змінюватиметься його структура», – додає доктор Вшола.

За словами фахівця, раніше цього ніхто не робив. В інших експериментах відповідні біорозкладані риштування заселяють клітинами, а потім імплантують людині. Це може бути використано лише для певних типів тканин, таких, як хрящ, кістки, трахея або сечовий міхур, але не для печінки, підшлункової залози, нирок або легенів, оскільки вони є паренхіматозними органами, які повинні мати судини. Будівництво цієї судинної системи було великим викликом», – підкреслює він.

«14 березня під час благодійного аукціону наукових робіт ми презентуємо результати нашої роботи по біонічній підшлунковій залозі і сподіваємося налагодити співпрацю з бізнесом з метою подальшого розвитку проекту», – сказав доктор Вшола. Як він пояснив, поки біонічна підшлункова залоза була надрукована з клітин свиней. «Однак це не має значення, ми розглядаємо її як модель для дослідження», – додає він.

Проект біонічної підшлункової залози в 3D-технології, що реалізується Фондом досліджень і розвитку науки, фінансується за рахунок коштів Національного центру досліджень і розвитку в рамках програми STRATEGMED III. Членами консорціуму в програмі є Інститут Ненцького, Варшавський політехнічний університет, Варшавський медичний університет, Лікарня Дитятка-Ісуса та компанія MediSpace. Проект передбачає створення підшлункової залози за індивідуальними замірами зі стовбурових клітин пацієнта, що виключає ризик відторгнення.

Дослідженнями польського консорціуму зацікавилися засновники компанії «Cellink», світового лідера в області 3D-біодруку. Ерік Гатенхольм та Гектор Мартінес відвідають лабораторію фонду і візьмуть участь у благодійній акції у Варшаві, метою якої є залучення коштів для фінансування досліджень фонду.

Джерело: RMF24