Биотехнологи из США создали методику выращивания искусственных конечностей в специальном био-реакторе, с использованием «шаблона», сделанного из поврежденной конечности.
Специалисты из Гарвардского университета впервые в истории биотехнологий изготовили искусственную бионическую конечность крысы. Для этого они вырастили мускулы, сосуды и остальные составляющие из стволовых клеток.
Гаральд Отт из Гарвардского университета так прокомментировал достижение ученых: «Наши конечности содержат в себе мускулы, кости, хрящи, кровеносные сосуды, связки, нервы и прочие вещи, каждая из которых обладает своим собственным «каркасом», который поддерживает их форму. Мы показали, что мы можем сохранить их в том виде и положении, в котором они находятся в руках и ногах, поддерживать их в таком состоянии бесконечно долгое время и использовать для повторного выращивания, как минимум, сосудов и мускулов».
Над созданием искусственных аналогов поврежденных органов Отт со своими коллегами работает уже несколько лет. Пару лет назад они создали уникальную методику выращивания искусственной почки. Для этой цели ученые воспользовались больным органом в качестве стержня для наращивания стволовых клеток.
Согласно методике Отта, сначала поврежденный орган обрабатывается специальным составом химикатов, уничтожающим клетки и оставляющим окружающие их соединительные белки. Потом такой «шаблон» заполняется «заготовками» клеток почки и сосудов, взятыми из крысиного зародыша. Наполнение клетками производится через бывшие артерии и мочевыводящие пути.
По такой же методике команда Отта изготовила каркас крысиной ноги и совершила попытку использовать его в качестве образца для бионической конечности. Перед биологами стояла задача не вырастить ногу целиком, а сосредоточиться на двух самых сложных частях конечности – кровеносных сосудах и мускулах.
Ученые поместили каркас ноги и набор стволовых клеток сосудов, мышц и соединительной ткани в специальный биореактор, и через несколько недель изъяли из него полноценную конечность, не имеющую пока нервных окончаний.
Работоспособность конечности ученые проверили, подключив к ее мускулам электроды, вызывающие сокращение ноги при подаче электрического тока. В результате тестирования суставы, пальцы и индивидуальные мускулы искусственной ноги двигались нормально, сопоставимо, по мнению ученых, с силой движения новорожденных крысят.
Сегодня биотехнологи под руководством Отта по данной разработанной технологии пытаются получить искусственную конечность примата. С этой целью ученые используют ампутированную руку бабуина. На этот раз биологи хотят попытаться прорастить и нервные окончания в конечности.
Отт считает, что проблема выращивания нервных окончаний должна решиться сама по себе. По его словам, при пересадке конечностей в больницах, нервы часто сами прорастают из культи в ногу или руку, которую имплантируют. Это дает возможность пациенту чувствовать и шевелить ними. Такой процесс восстановления также зависит от «каркаса». Ученый убежден, что в будущем им удастся воспользоваться этой особенностью тела при изготовлении полноценных искусственных конечностей.