Почему клапаны сердца, созданные методами тканевой инженерии, пока не появились в клинике?

Сотрудники мультидисциплинарной исследовательской группы из Нидерландов рассуждают о факторах, препятствующих использованию тканево-инженерных сердечных клапанов в клинической практике в настоящее время. По статистике число операций по замене клапанов сердца во всём мире составляет 300 000 ежегодно. В качестве имплантируемого материала используются механические структуры, биологические аллотрансплантаты на основе свиных клапанов и в редких случаях - гомологичные (донорские) клапаны. Среди недостатков имеющихся в распоряжении кардиохирургов методов – необходимость пожизненного приёма антикоагулянтов при использовании механических клапанов и возможность кальцификации или механического повреждения аллотрансплантатов. По прошествии 10 лет после операции 50% трансплантатов становятся механически неполноценными. Кроме того, имплантированные клапаны не обладают способностью к росту, что сопряжено с трудностями их применения в педиатрии. Технологии тканевой инженерии предлагают решить проблему по следующему принципу: аутологичные клетки пациента культивируются на биодеградируемой матрице, в результате чего формируется неиммуногенный клапан, аналогичный собственному клапану пациента. В данной методике существует 2 подхода. В первом случае целостный клапан выращивают in vitro, затем с матрицы удаляются клетки и высеваются нативные клетки реципиента. Такой клапан подлежит хранению, что делает возможной его транспортировку между лабораторией и стационаром, но требует использования биореактора для культивирования клеток. Этот процесс трудоёмкий и требует финансовых затрат. В другом случае пациенту устанавливается только внеклеточный матрикс клапана, в который in situ самостоятельно имплантируются клетки хозяина. Такой подход не требует никаких технологий по выращиванию клеток in vitro и снижает иммуногенные свойства трансплантата. Его основной недостаток заключается в том, что формирование такого клапана всецело зависит от регенерационных процессов в организме пациента, которые, в свою очередь, сугубо индивидуальны и могут быть нарушены при ряде патологий, вследствие чего результат вмешательства может быть непредсказуем. На ранней стадии, в процессе формирования новой ткани клапана и деградации матрицы, клапан должен оставаться полностью интактным. В процессе регенерации необходимо поддерживать стабильный уровень роста и пролиферации клеток, апоптоза и ремоделирования. Хемоаттрактанты для клеток и биоактивные молекулы, направляющие регенерацию в нужное русло, должны индивидуально подходить максимальному числу больных. Разработка материалов для матриц, гарантирующие надёжность, обладающие необходимой скоростью деградации и биомеханическими свойствами, - ещё одна задача биоинженеров. В моделях на овцах и приматах продемонстрирована функциональность клапанов, выращенных по методике с удалением клеток, в течение 24 недель. В другом эксперименте на овцах удалось добиться корректной работы имплантата с in situ-целлюляризацией в течение 12 месяцев без образования патологических кальцификатов. Авторы считают биореакторы многообещающими разработками для создания биологических структур in vitro, с помощью которых можно тонко регулировать множество условий культивирования клеток с достаточной долей надёжности. Вероятно, через некоторое время данные технологии позволят преодолеть основные трудности в направлении протезирования сердечных клапанов. Подготовила Елизавета Спила Источник:  https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11936-017-0566-y