6 августа 2020, четверг, 13:23
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

27 марта 2015, 11:04

Искусственное легкое

Легкие
Легкие
Wikimedia Commons

Американским ученым удалось создать миниатюрное искусственное легкое, не используя донорские органы. Такое легкое пока нельзя никому пересадить, но это уже большой прогресс на пути к созданию искусственных трехмерных органов.

До сих пор, если у человека отказывает какой-то орган, у него начинаются большие проблемы. Некоторое время, например, в случае отказа почек, позволяет продержаться диализ, но качество жизни при этом сильно снижается. Фактически, помочь может только пересадка донорского органа. Трансплантировать можно только такой орган, в котором донор не очень нуждается: либо это парный орган, либо это недавно погибший донор. Недавно появился третий вариант, когда орган просто был уже не нужен донору: женщинам, не имевшим матки, пересаживали матку пожилых родственниц, уже имевших детей. Во всех этих случаях еще надо решить проблему с иммунным ответом реципиента против донорского органа. На практике это значит, что быстро можно осуществить только родственную трансплантацию, если есть подходящий родственник. Во всех остальных случаях больному придется долго ждать и надеяться на чудо.

Гораздо проще и, как следствие, чаще происходит трансплантация костного мозга. Донору в этом случае ничего не грозит, и единственным требованием остается тканевая совместимость. Простота трансплантации костного мозга связана с двумя аспектами: во-первых, стволовые клетки крови сами по себе быстро размножаются, и, во-вторых, костный мозг не обладает такой сложной трехмерной структурой как, например, легкие или печень.

Трехмерная структура каждого органа формируется один раз, в ходе эмбрионального развития.  Разные органы в разной степени могут регенерировать и самообновляться, латая мелкие повреждения, но целиком органы человека регенерировать не могут. Организм не может сам себе отрастить новую почку. В регуляции эмбрионального развития участвует очень много молекулярных сигналов, которыми клетки обмениваются между собой, а весь остальной организм – с группой клеток, которые должны сформировать орган. Далеко не все эти сигналы расшифрованы учеными и могут быть сымитированы в пробирке, а без них нельзя получить новый функциональный орган, сколько бы стволовых клеток у вас ни было.

В качестве полумеры последнее время развивается направление, связанное с разрушением в донорских органах клеток и заселением оставшегося после этого межклеточного матрикса собственными клетками реципиента. Это делает любого донора подходящим, даже совсем не родственника, да к тому же при жизни плохо обращавшегося со своими органами.

Гораздо амбициознее выглядит задача научиться выращивать органы или их функциональные элементы совсем не прибегая к донорским органам.

Функциональный элемент легкого – это трубочка (бронхиола) и находящийся на ее конце мешочек (альвеола). Воздух поступает по трахее в бронхи, бронхи ветвятся, и самые тонкие веточки на концах – это и есть бронхиолы. К поверхности альвеол подходят кровеносные сосуды, и там и происходит газообмен. Вся эта почти фрактальная конструкция нужна, чтобы максимально увеличить площадь газообмена.

Строение бронхов

Именно этот «мономер» легкого – трубочку с мешочком на конце и удалось вырастить американским ученым. В эмбриогенезе легкие начинают развиваться на третьей неделе после оплодотворения как выросты из передней (верхней) части будущего пищеварительного тракта. Это орган преимущественно энтодермального происхождения. Способ превратить плюрипотентные стволовые клетки в энтодерму ученые нашли уже некоторое время назад, для этого достаточно добавить к клеткам активин А. Чтобы направить клетки на дальнейший путь превращения в легочные клетки, авторам работы пришлось подобрать еще целый ряд активаторов и ингибиторов различных сигнальных путей, регулирующих рост и дифференцировку клеток.

В итоге у них получились сфероиды, состоящие из тех же типов клеток, что и альвеолы, и воздуховодные пути, напоминающие бронхиолы. Больше всего получившиеся структуры похожи на легкие на определенном этапе эмбрионального развития.  Ученые не предоставляли культивируемым клеткам дополнительного матрикса или каких-то других внешних структур, чтобы помочь пространственной организации. Всеми процессами они управляли, активируя и ингибируя сигнальные пути.

В лабораторных условиях органоиды просуществовали около 100 дней. Пока еще рано говорить о том, что ученые получили органы, подходящие для трансплантации, но это уже существенный шаг вперед. Уже сейчас на полученных органоидах можно изучать особенности эмбрионального развития легких и эффекты потенциальных лекарств.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.