Существенная потеря костной ткани может быть результатом рака, травмы или инфекции. В настоящее время врачи пытаются уменьшить ущерб методом реконструктивной хирургии. «Золотым стандартом» подобных операций является использование аутотрансплантатов – перенос здоровой ткани из определенной части тела пациента в поврежденную область.
Например, для реконструкции нижней челюсти хирурги могут взять небольшую часть малоберцовой кости вместе с мягкими тканями и кровеносными сосудами, которые повышают вероятность приживления костной ткани. Такие операции имеют существенные недостатки: сильная боль, вероятность инфекции и другие осложнения, связанные с хирургическим вмешательством на донорском участке. Поэтому сегодня ученые в поиске альтернативы аутотрансплантации переходят к тканевой инженерии.
Несмотря на то, что за последние годы в этой области произошел заметный прогресс, все еще остаются серьезные проблемы, которые требуют решения. Конечная цель ученых - создание тканей de novo. Вместо того, чтобы перемещать ткани из здоровой области в поврежденную, исследователи планируют выращивать новые ткани для имплантации.
Именно в этом направлении ведут свою работу профессор Шуламит Левенберг и ее команда. Лаборатория по регенерации тканей на базе факультета биомедицинской инженерии Техниона сосредоточила свое внимание на формировании сложных сетей кровеносных сосудов в тканях, выращенных в лаборатории.
Недавно ученые создали васкуляризированные (пронизанные кровеносными сосудами) мягкие ткани для имплантации, которые были получены из стволовых клеток пульпы зуба (мягкой ткани, в которой содержатся капиллярно-образующие – эндотелиальные – клетки). Стволовые клетки пульпы зуба способствовали образованию кровеносных сосудов, что в конечном итоге привело к ускоренному ремоделированию и восстановлению поврежденных тканей. Новая методика была использована для восстановления дефекта мягких тканей у крыс, позволив добиться полного выздоровления лабораторных животных.
В недавнем исследовании, проведенном в лаборатории Левенберг, доктор Идан Реденски и его коллеги смогли объединить технологию васкуляризации ткани с биологическими костными имплантатами, разработанными в Колумбийском университете профессором Горданой Вуньяк-Новакович. Им удалось создать тканевой лоскут de novo, содержащий живую кость. Это позволило поднять концепцию имплантации костной ткани на совершенно другой уровень.
Однако это был только первый этап. Доказав, что лоскут смешанной ткани можно вырастить в лабораторных условиях, команда решила использовать новую методику для восстановления костного дефекта у крыс, применяя двухэтапный подход.
Сначала грызунам был имплантирован искусственный лоскут мягких тканей. После того, как он прижился, была проведена вторая операция. Ученые обнажили имплантированный лоскут и использовали биологический костный имплантат для восстановления дефекта кости. Результаты оказались успешными: мягкие ткани с кровеносными сосудами, поддерживающими и питающими кость, позволили перекрыть костный дефект. При этом был отмечен рост собственных костных клеток крыс, дополнивших имплантат. Фактически, ученым удалось добиться полного выздоровления, которого невозможно достигнуть при стандартной пересадке тканей.
Возвращаясь к концепции челюстного имплантата, можно надеяться, что однажды, основываясь на методах, разработанных профессором Левенберг и доктором Реденски, ученые смогут предоставить пациентам выращенную в лаборатории из их собственных клеток кость, идеально подходящую по анатомическим параметрам и окруженную мягкими тканями. Такой подход позволит избежать высокотравматичной операции в донорской зоне и существенно повысит эффективность и безопасность реконструктивной хирургии.
