211service.com
Gamla lever gjort nya igen
Forskare vid Massachusetts General Hospital i Boston har tagit de första stegen mot att bygga funktionella, transplanterbara levrar. I en studie på råttor, publicerad online idag av Naturmedicin , tog forskarna donatorlever, tog försiktigt av dem från sina celler samtidigt som de lämnade annat material intakt och använde sedan den återstående strukturen som en ställning för att odla friska leverceller. Resultatet var ett nästan komplett organ som transplanterades in i råttorna och förblev funktionellt i upp till åtta timmar.
Före och efter: Forskare använder ohälsosamma råttlever, som den som visas till vänster, för att återuppbygga fungerande lever. Att tvätta bort de gamla cellerna och deras skräp med ett rengöringsmedel lämnar en ställning som behåller sin blodkärlsarkitektur, som visas till höger. Den nya ställningen kan sedan sås med friska leverceller.
Leversjukdom är den 12:e största dödsorsaken i USA, medan hjärt- och njursjukdomar rankas ännu högre. Symtomen på organsvikt kan behandlas till viss del, men det enda botemedlet är transplantation, och det finns helt enkelt inte tillräckligt med friska donatororgan att gå runt. I decennier har forskare arbetat med att bygga ersättare. Men organ är komplexa system, med en celltäthet och blodkärlssystem som är svåra att replikera.
Den nya tekniken, som först demonstrerades i hjärtan för två år sedan, drar fördel av ett organs redan existerande struktur i all dess krånglighet och ger en användning för ohälsosamma organ som annars inte skulle kunna användas. Vi försöker återuppliva organ som skulle kasseras och göra saker för att göra dem transplanterbara, säger Basak kostymer , tidningens första författare och en forskare vid Centrum för medicinteknik på MGH.
Andra tillvägagångssätt för organregenerering har varierat mycket, från att skapa labbtillverkade ställningar till att använda bläckstråleskrivare för att skapa tredimensionell vävnad. Men alla dessa metoder försöker efterlikna vad kroppen redan framgångsrikt har skapat. Decellulariseringstekniken utnyttjar det, tar bort det som är trasigt och ersätter det med friska nya celler. Vad vi har gjort är i princip att ta genvägen, säger Korkut Lämplig , forskaren vid Centrum för teknik i medicin som ledde arbetet.
Detta språng andra tillvägagångssätt, säger Stephen Badylak , en specialist i vävnadsteknik vid University of Pittsburgh's McGowan Center for Regenerative Medicine . Det fina med detta tillvägagångssätt är att det inte försöker syntetisera någonting. Den försöker isolera Moder Naturs tredimensionella ställning och dra fördel av det. Om detta kan översättas till kliniken – och vi är fortfarande en bit ifrån det – är det ett enormt framsteg.
Uygun och hennes kollegor började med lever från råtta som hade dött av syrebrist. De decellulariserade levern med ett rengöringsmedel, som dödade de återstående cellerna och tog bort deras skräp. Det som återstod var en delikat byggnadsställning av proteiner och sockerarter och andra extracellulära strukturer, inklusive blodkärlsarkitektur - den mest komplexa aspekten av levern, den svåraste att duplicera och den som är mest nödvändig för de nya cellernas överlevnad. Forskarna sådde ställningen med leverceller isolerade från friska råttlever, såväl som endotelceller för att fodra blodkärlen, och resultatet förblev funktionellt i odling i 10 dagar.
Levertråckling: Efter att en ställning är sådd med friska leverceller, placeras den i en in vitro-kulturuppställning. Den rosa vätskan som cirkulerar i ställningen har de näringsämnen som krävs för att hålla cellerna vid liv. Ställningen har ännu inte såtts med friska celler.
Forskarna transplanterade också två dagar gamla rekonstruerade lever tillbaka till råttor och kopplade dem till djurens kärlsystem. Efter åtta timmar fortsatte levern att införliva djurens blodflöde och förblev funktionella, något som aldrig tidigare hade gjorts med ett så komplicerat konstruerat organ. Det är mycket lovande tillvägagångssätt som kommer att revolutionera området för vävnadsteknik för lever, säger Basak Uygun. Det är ett särskilt utmanande organ, eftersom det kräver konstant och omfattande blodcirkulation. Så om detta kunde göras för lever, är det stora framsteg.
Det är mycket bra arbete och det flyttar fram fältet och visar mer och mer att dessa saker faktiskt kan göras och är möjliga, säger Anthony Atala , chef för Institutet för regenerativ medicin vid Wake Forest University Baptist Medical Center, som har använt både bläckstråleutskrift och decellulariseringsmetod. Fasta organ är otroligt komplexa, eftersom de har mycket fler celler per centimeter än någon annan vävnadstyp. Och hur får man blodtillförsel till en så stor volym celler? Decellulariserade organ är en bra strategi för att bevara vaskulär vävnad.
Det finns dock några stora hinder kvar. Det första problemet är att den nuvarande metoden inte riktigt kan återbefolka blodkärlen tillräckligt tätt för att tillåta blodcirkulation i mer än 24 timmar. Det exponerade kollagenet i ställningen får blodet att koagulera och koagulera, vilket är anledningen till att Uygun lämnade de konstruerade levern transplanterade i bara åtta timmar.
Det andra hindret är att hitta en stadig källa för friska mänskliga leverceller. På kortare sikt tror forskarna att de kan lita på celler från friska donatorer. (Friska levrar kan regenereras tillbaka till full storlek inom bara några veckor.) Men längre fram kan stamcellsvetenskapen vara tillräckligt avancerad för att människor ska kunna donera sina egna celler, vilket gör det möjligt för forskare att differentiera dem i labbet till leverceller som kommer inte att inducera en reaktion i immunsystemet och använda dem för att så en ställning.
Korkut Uygun och hans kollegor arbetar redan på en lösning på blodkärlsproblemet och tror att de borde ha fullt fungerande levertransplantationer på råttor inom två år. Vi hoppas att den ska finnas på kliniken om fem till tio år, säger han. Det förutsätter att inget går fel.
Det är ett lockande perspektiv. Detta representerar en potentiell terapi för de patienter som inte har turen att få en transplantation eller inte är berättigade till en, säger Badylak. Det är ett fantastiskt steg framåt.