Израильские ученые вырастили искусственный спинной мозг

Исследователи из Тель-Авивского университета добились впечатляющего успеха: они смогли создать искусственный человеческий спинной мозг. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе научным журналом Advance Science.


В ходе предварительных опытов ученые произвели пересадку спинного мозга мышам, страдавшим от хронического паралича – после операции 80 процентов из них начали двигаться. Сейчас ученые готовятся к клиническим испытаниям на людях.

Свой эксперимент по созданию искусственного спинного мозга ученые начали с проведения биопсии жировой ткани, извлеченной из брюшной полости пациента. Затем они отделили клетки этой ткани от внеклеточных элементов (таких, как коллаген и углеводы), и с помощью генной инженерии максимально приблизили их к состоянию стволовых клеток зародыша, способных превращаться в любые клетки живого организма.

Параллельно с этим из внеклеточного материала исследователи создали гель, биологически соответствующий организму пациента. В гель были помещены стволовые клетки. Скрупулезно управляя процессом их развития, ученые смогли добиться превращения стволовых клеток в клетки спинного мозга. В течение месяца они сформировали целый спинной мозг с трехмерной нейронной сетью, содержащей и нервные клетки, которые управляют моторикой (двигательные нейроны).

Хирурги поместили искусственно сконструированный спинной мозг между здоровыми участками спинного мозга мышей, создавая мостик, перекрывающий травмированный участок. Руководитель исследования профессор Таль Двир сообщил, что созданные учеными клетки за несколько дней успешно интегрировались в организме подопытного животного. «Они успешно соединились с клетками спинного мозга мыши пациента с обеих сторон повреждения», — отметил он.

В состав группы исследователей вошли аспирантка Лиор Вертхайм, доктор Реувен Эдри и доктор Йона Гольдшмит. Среди прочих, им помогали профессор Ирит Гат-Викс, профессор Янив Асаф и доктор Анджела Рубан. Исследователи проводили свои опыты на мышах, которые были парализованы в течение шести недель – это срок для человеческого организма соответствует полугоду.

«Американское управление по надзору над медикаментами (FDA) утвердило нашу рабочую программу и не потребовало, чтобы перед тем, как провести пересадку спинного мозга человеку, мы провели эксперименты на более крупных животных, — рассказывает профессор Двир. – В этом биологическом контексте можно сказать, что люди и мыши похожи друг на друга».

Сейчас группа исследователей готовится к проведению клинических экспериментов, которые должны начаться через два с половиной года. С этой целью была создана компания Matricelf, которая уже приступила к производству искусственных имплантатов человеческого спинной мозга.

«Созданные нами трехмерные имплантанты творят чудеса, — говорит профессор Двир. – Прооперированные нами парализованные животные вновь начали прекрасно двигаться. И нужно особо отметить, что речь в нашем случае идет о хроническом параличе. Прежде подобные опыты никогда не проводились. Впервые в мире ткани, искусственно созданные на основе клеток человеческого организма, были пересажены животным, страдающим от хронического паралича».

Жировая ткань, из которой был создан искусственный спинной мозг, называется сальником (omentum). Исследователи часто используют эту ткань, поскольку ее легко извлечь, с помощью малоинвазивной процедуры. Кроме того, она обладает высокими регенеративными качествами. Двир отмечает, что из сальника можно создавать различные виды ткани – в том числе, почечной и кишечной, сетчатку глаз, а также ткань для дофаминергических имплантатов для лечения болезни Паркинсона.

Два года назад ученые этим же способом смогли напечатать трехмерное сердце с кровеносными сосудами. «Поэтому мы можем говорить об огромном потенциале этого метода, — говорит Двир. —  И все это основывается на маленьком фрагменте жировой ткани пациента».

Изначально компания Matricelf создавалась для оказания помощи больным с тяжелыми повреждениями спинного мозга – на проведение операций этому типу пациентов легче получить разрешение. «Тому, кто полностью парализован, уже невозможно навредить, — объясняет профессор Двир. – В случае с больными почками или сердцем ситуация совсем другая. Так или иначе, эти органы продолжают функционировать и обеспечивать жизнь человеческого организма. Поэтому получить разрешение на проведение клинических испытаний с пациентами этого типа гораздо сложнее».

В минувшем месяце произошли два прорывных события в области трансплантации – пересадка свиных почек и сердца людям. «Мы предлагаем совершенно иной способ помощи больным, — говорит Двир. – Наша технология основывается на использовании клеток, взятых из организма самих пациентов. В этом случае отторжение имплантированных органов иммунной системой практически исключено.

Сейчас свиное сердце лучше подходит для пересадки, чем сердце, отпечатанное на трехмерном принтере. Но в будущем ситуация может измениться, и использование искусственно сконструированных человеческих тканей получит более широкое применение. Пока еще с помощью нашей технологии невозможно изготовить целый, готовый успешно функционировать орган. Но я думаю, что через десять лет использование созданных с помощью трехмерной печати органов станет обычным явлением. Мы надеемся провести клинические испытания по пересадке сконструированного таким образом спинного мозга в течение двух ближайших лет».

Ответственный за операции на позвоночнике в  неврологическом отделении больницы «Шиба» доктор Ран Харэль так прокомментировал эксперименты, проведенные в Тель-Авивском университете: «Врачи уже не раз пытались пересадить стволовые клетки в спинной мозг своих пациентов. Однако с течением времени выяснилось, что эта операция не слишком эффективна. Важно отметить, что исследовательская группа Таля Двира совершила пересадку не стволовых клеток, а клеток, преобразованных в нервную ткань, которые создают функционально готовую нервную систему.

Проведенный в Тель-Авивском университете эксперимент доказывает, что создание сменных частей человеческого спинного мозга, в принципе, возможно. Пока что у нас нет ничего подобного. Группа Таля Двира проводила свои опыты на животных, и нам всем необходимо дождаться полноценных клинических испытаний».

Гидеон Лев, «ХаАрец», Б.Е. Фото: Рixabay

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
МНЕНИЯ