«Прямо сейчас все, что доступно в качестве клинического продукта, больше похоже на причудливый пластырь», – сказал Панкадж Каранде, доцент кафедры химической и биологической инженерии и член Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований (CBIS), который руководил этим. исследования в Rensselaer. "Он обеспечивает некоторое ускоренное заживление ран, но в конечном итоге он просто отваливается; он никогда не интегрируется с клетками-хозяевами."
Существенным препятствием для такой интеграции было отсутствие функционирующей сосудистой системы в кожных трансплантатах.
Каранде работал над этой проблемой в течение нескольких лет, ранее опубликовав одну из первых статей, показывающих, что исследователи могут взять два типа живых клеток человека, превратить их в «био-чернила» и распечатать из них структуру, похожую на кожу.
С тех пор он и его команда работают с исследователями из Йельской школы медицины над исследованием сосудистой сети.
В этой статье исследователи показывают, что если они добавят ключевые элементы, в том числе эндотелиальные клетки человека, которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов, и клетки перицита человека, которые обвивают эндотелиальные клетки, – с животным коллагеном и другими структурными клетками, которые обычно обнаруживаются, в кожном трансплантате клетки начинают общаться и формировать биологически значимую сосудистую структуру в течение нескольких недель. Вы можете посмотреть, как Каранде объясняет это развитие здесь.
«Как инженеры, работающие над воссозданием биологии, мы всегда ценили и осознавали тот факт, что биология намного сложнее, чем простые системы, которые мы создаем в лаборатории», – сказал Каранде. "Мы были приятно удивлены, обнаружив, что, когда мы начинаем приближаться к этой сложности, биология берет верх и начинает все ближе и ближе к тому, что существует в природе."
После того, как команда Йельского университета привила его к особому типу мыши, сосуды кожи, напечатанные командой Ренсселера, начали общаться и соединяться с собственными сосудами мыши.
«Это чрезвычайно важно, потому что мы знаем, что на самом деле происходит перенос крови и питательных веществ к трансплантату, который поддерживает трансплантат живым», – сказал Каранде.
Чтобы сделать это возможным на клиническом уровне, исследователи должны иметь возможность редактировать донорские клетки, используя что-то вроде технологии CRISPR, чтобы сосуды могли интегрироваться и приниматься организмом пациента.
«Мы все еще не на этом этапе, но мы на шаг ближе», – сказал Каранде.
«Это важное событие подчеркивает огромный потенциал 3D-биопечати в точной медицине, где решения могут быть адаптированы к конкретным ситуациям и, в конечном итоге, к индивидуальным потребностям», – сказал Дипак Вашишт, директор CBIS. "Это прекрасный пример того, как инженеры Rensselaer решают проблемы, связанные со здоровьем человека."
Каранде сказал, что необходимо будет проделать дополнительную работу для решения проблем, связанных с ожоговыми пациентами, включая потерю нервных и сосудистых окончаний. Но трансплантаты, созданные его командой, приближают исследователей к помощи людям с более дискретными проблемами, такими как диабет или пролежни.
«Для таких пациентов это было бы идеально, потому что язвы обычно появляются на разных участках тела, и их можно лечить с помощью более мелких кусочков кожи», – сказал Каранде. "У пациентов с диабетом заживление ран обычно занимает больше времени, и это также может помочь ускорить этот процесс."
Работа поддержана грантом Национального института здоровья.