Oamenii de știință transplantează cu succes plămâni cultivați în laborator în porci

Pentru prima dată, cercetătorii au creat plămâni în laborator și i-au transplantat cu succes la porci.

Acești plămâni de bioinginerie, descriși online la 1 august în Medicină translațională a științei, a dezvoltat vase de sânge sănătoase care au permis porcilor să trăiască câteva săptămâni după operație. Aceasta este o îmbunătățire semnificativă față de eforturile anterioare: plămânii cultivați în laborator implantați la rozătoare au eșuat în câteva ore, înainte ca plămânii să poată dezvolta rețeaua complexă de vase de sânge necesare supraviețuirii pe termen lung.

Dacă noua procedură poate fi adaptată pentru oameni, cu plămâni bioinginerești crescuți din celulele proprii ale pacientului, asta ar putea reduce riscul de respingere a organelor și ar reduce timpii de așteptare pentru transplanturi de organe. În Statele Unite, unde aproximativ 1.500 de persoane se află în prezent pe o listă de așteptare pentru un transplant pulmonar, așteptarea medie este de câteva luni.

„Acest studiu aduce cu adevărat întregul domeniu de cercetare la următorul nivel”, spune Xi „Charlie” Ren, inginer biomedical la Universitatea Carnegie Mellon din Pittsburgh, care nu este implicat în lucrare.

Pentru studiu, imunologul Joan Nichols de la Universitatea din Texas Medical Branch din Galveston și colegii au construit plămâni pentru patru porci, folosind mai întâi un amestec de zahăr și detergent pentru a îndepărta celulele din plămânii porcilor donatori. Asta a lăsat schele sterilizate, alb sidefat, în formă de plămân, făcute din proteine ​​intercelulare. (La oameni, cercetătorii au în vedere utilizarea organelor donate sau imprimarea 3D a schelelor pulmonare adaptate.) Apoi, cercetătorii au repopulat fiecare schelă cu celule de țesut pulmonar și vas de sânge de la porcul destinat să primească acel organ.

Fiecare plămân proiectat a crescut timp de 30 de zile în interiorul unui rezervor de bioreactor, pompat plin cu cocktail-uri de nutrienți care au ajutat celulele să se lipească de schelă și să se înmulțească în locurile potrivite. Cercetătorii au înlocuit apoi plămânul stâng al fiecărui porc cu versiunea de bioinginerie.

După operație, echipa lui Nichols a permis unui porc să supraviețuiască timp de 10 ore, altul timp de două săptămâni, al treilea timp de o lună și al patrulea timp de două luni. La moartea fiecărui porc, cercetătorii au făcut o autopsie animalului pentru a vedea cum noii plămâni s-au integrat în corpurile porcilor de-a lungul timpului. Niciunul dintre animale nu a primit medicamente imunosupresoare și niciunul dintre transplanturi nu a fost respins. În interiorul corpului unui porc, vasele de sânge ale plămânului bioinginerească s-au conectat la sistemul circulator natural al animalului, furnizând organului oxigen și substanțe nutritive pentru a supraviețui.

Recuperarea postoperatorie a animalelor a fost „destul de uimitoare”, spune Ren. Porcul care a trăit două luni după operație nu a avut probleme de respirație, iar transplantul de plămâni a fost colonizat de bacterii care locuiesc în plămânii normali de porc – semne că țesutul se dezvolta normal și se integrează bine în organism.

Dar acești plămâni cultivați în laborator nu sunt tocmai pregătiți pentru prime time, spune Laura Niklason, un inginer biomedical la Universitatea Yale, care nu este implicat în lucrare. În timp ce plămânii modificați prin bioinginerie s-au conectat cu sistemele circulatorii ale porcilor, organele nu au fost conectate cu arterele pulmonare ale animalelor – care transportă sânge cu oxigen scăzut pentru ca plămânii să se umple cu oxigen din aerul inspirat. Aceasta i-a lăsat pe porci să se bazeze. pe plămânii lor naturali drepti pentru aer după operație.

„Următorul pas este conectarea organului la artera pulmonară” pentru a se asigura că plămânii bioinginerești primesc oxigen în sânge, precum și plămânii normali, spune Niklason.


Nota editorului: Această poveste a fost actualizată la 22 august 2018, pentru a corecta modul în care s-au descurcat porcii după transplant; nu prezentau semne de respingere a plămânilor.