Płuca, które wyhodowano w laboratorium, po raz pierwszy zostały z powodzeniem wszczepione świniom, umożliwiając im normalne oddychanie. To ważny krok w rozwoju biotechnologii. Co prawda, nie zostały jeszcze podłączone do kluczowej arterii, ale zespół ma nadzieję, że tak się stanie.

Drogi oddechowe w obrębie płuc kończą się małymi, podobnymi do winogron pęcherzykami powietrznymi o średnicy zaledwie 200 mikronów. Te globule pośredniczą w transferze tlenu i dwutlenku węgla do i z krwi. Kiedy usunie się komórkę z narządu, pozostaje rodzaj szkieletu. W płucach po odkomórkowieniu pozostaje rusztowanie kolagenu i białek elastyny. Aby sprowokować wzrost tkanek Joan Nichols i Joaquin Cortiella z University of Texas Medical Branch w Galveston użyli hormonów wzrostu.

infoplanet technologia biotechnologiczne pluca z laboratorium operacja

Kolagen i elastyna sprawiają, że tkanka jest elastyczna i można oddychać. Dodatkowo użyliśmy roztworu cukru i detergentu, aby usunąć komórki z rusztowania, pozostawiając matrycę białkową. Cukier pomógł docisnąć białka, aby nie zostały usunięte przez detergent wraz z komórkami. To tak, jak detergent pozwala pozbyć się tłuszczu z naczyń – wyjaśnia Nichols.

W ciągu 30 dni w zamkniętej komorze w płucach wyhodowano nowe naczynia krwionośne, a następnie wszczepiono je czterem świniom. Nie potrzebowały one leków zapobiegających odrzutowi przeszczepu, ponieważ płuca były hodowane z ich własnych komórek. Jak się oazało, organy u świń przyjęły się. Po 2 tygodniach od operacji naukowcy wykryli krążenie krwi w płucach poddanych biotechnice i gęstość tkanki podobną tej w naturalnych płucach. Ponadto pomiary wykazały, że płuca mają również normalne ciśnienie i objętość, chociaż jedna świnia rozwinęła częściową blokadę dróg oddechowych, która zmniejszyła ekspansję płuc. Podobna jak w naturalnych płucach była też ekspresja genów. Gdy zwierzęta rosły, całkowita liczba komórek w ich bioinżynierskich płucach wzrastała, komórki rozprzestrzeniały się, wypełniając wszelkie dziury oraz umożliwiając przepływ krwi.

infoplanet technologia biotechnologiczne pluca z laboratorium operacja

– To pierwszy raz, kiedy wszczepiono tkankowy narząd na dużym zwierzęciu i okazało się, że zwierzę żyje, a narząd spełnia swoją funkcję – komentuje Laura Niklason z Yale University, niezaangażowana w przedsięwzięcie. – Ale chociaż sztuczne płuca zostały wsparte przez naczynia krwionośne zwierząt i okazały się zdolne do oddychania, zespół nie połączył organów z tętnicą płucną. Dopóki takie bioinżynieryjne płuca nie zostaną podłączone do tętnicy płucnej, nie możemy wiedzieć, na ile dobrze działają – dodaje.

Nichols ma już w planach badania, które sprawdzą zdolność narządu do natleniania krwi z tętnicy płucnej. Jeśli się powiodą, być może pewnego dnia będziemy w stanie wyhodować nowe ludzkie płuca z naszych własnych komórek. Jak mów Nichols, „będzie jak na filmach science fiction, w których ktoś dostaje serce, które wyrosło i nie będzie musiał czekać – albo umrzeć – oczekując na przeszczep”. Dodatkowo tkanka będzie wystarczająco dobrze dopasowana, aby dana osoba nie musiała być poddana immunosupresji, aby zaakceptować narząd.

Źródło: Science Translational Medicine