Инженеры MIT создали инъекционные «мини-печени» для поддержки организма

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали инъекционные «мини-печени», способные выполнять часть функций поврежденного органа. В ходе экспериментов на мышах пересаженные клетки оставались жизнеспособными не менее двух месяцев и продолжали вырабатывать ферменты и белки, характерные для здоровой печени.

Более 10 000 человек в США с хроническими заболеваниями печени ожидают трансплантации, однако донорских органов не хватает. Некоторые пациенты не могут перенести операцию из-за тяжелого состояния. Новая технология предлагает альтернативу: инъекционные клетки, которые действуют как «сателлитные» органы, поддерживая функции больной печени без ее удаления.

«Мы рассматриваем их как сателлитные печени. Если мы сможем доставить эти клетки в организм, оставив больной орган на месте, это обеспечит поддерживающую функцию», — говорит Сангита Бхатия, профессор MIT и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Cell Biomaterials.

Печень выполняет около 500 жизненно важных функций, включая регуляцию свертываемости крови, очистку от бактерий и метаболизм лекарств. Большинство этих задач ложится на гепатоциты — специализированные клетки печени. Лаборатория Бхатии более десяти лет ищет способы восстановления их активности без хирургической трансплантации.

В новой работе исследователи создали инъекционную смесь из клеток печени и гидрогелевых микросфер. Эти микросферы помогают клеткам удерживаться вместе и стимулируют образование связей с кровеносными сосудами. При плотной упаковке материал ведет себя как жидкость, что позволяет вводить его через шприц, а после инъекции он восстанавливает твердую структуру.

«Если ввести клетки без этих сфер, они не смогут эффективно интегрироваться с организмом хозяина. Микросферы создают нишу, где гепатоциты остаются локализованными и гораздо быстрее соединяются с кровообращением», — поясняет ведущий автор исследования, постдок Вардхман Кумар.

В состав материала также входят фибробласты — вспомогательные клетки, улучшающие выживаемость гепатоцитов и способствующие росту кровеносных сосудов в новой ткани. Процедура проводится под контролем ультразвука, который также позволяет отслеживать состояние имплантата после инъекции.

В экспериментах на мышах «мини-печени» помещали в жировую ткань брюшной полости. Клетки собирались в стабильную компактную структуру, вокруг которой постепенно формировались кровеносные сосуды, обеспечивающие питание. Гепатоциты выжили на протяжении всех восьми недель исследования и продолжали выделять специфические белки в кровоток животных.

По словам исследователей, будущие версии технологии могут имплантироваться в другие части тела, включая селезенку или область почек. «Для подавляющего большинства заболеваний печени трансплантат не обязательно должен находиться рядом с самой печенью», — отмечает Кумар.

Ученые видят несколько применений технологии: от альтернативы хирургии до временной поддержки пациентов, ожидающих донорский орган. «Мы рассматриваем эту технологию как альтернативу операции, но она также может служить мостом к трансплантации. Если потребуется дополнительная терапия или новые трансплантаты, барьеры для этого гораздо ниже, чем при повторной хирургии», — добавляет Кумар.

В настоящее время подход потребует приема иммуносупрессоров для предотвращения отторжения клеток. Команда изучает возможность создания «невидимых» для иммунной системы гепатоцитов или использования микросфер для локальной доставки иммунодепрессантов. Исследование финансировалось Национальным институтом рака, Национальными институтами здравоохранения США и другими организациями.