Актуальность. Трансплантация органов, по прогнозам, будет увеличиваться по мере роста продолжительности жизни и заболеваемости. Биоинженерные технологии в регенеративной медицине, бросают вызов эффективности текущей модели трансплантации органов аллотрансплантата. Проблемы трансплантации- это огромный спрос и стратегия без иммуносупрессии [1]. Они возникают из-за увеличения разрыва между спросом и предложением, необходимости пожизненной иммуносупрессии, которая может сопровождаться инвалидностью реципиента и донора. Регенеративная медицина предназначена для замены тканей и регенерации органов для функционального восстановления органа и в целом всего организма, что представлять собой решение вышеперечисленных проблем. Трансплантация органов последние годы переходит в регенеративную эру в тандеме с другими разработками, такими как биоинженерная технология и трансплантация между группами крови или между несовместимыми донорами [2,3]. В настоящее время при органной трансплантации проводится долгосрочное ведение реципиентов трансплантата, которое сосредоточено на снижении заболеваемости и смертности, при этом балансируя на побочных эффектах иммуносупрессивных препаратов с риском развития недостаточности трансплантата. Лечение хронических заболеваний можно назвать технологией на полпути, потому что основное внимание уделяется не лечению [4]. Трансплантацию органов следует рассматривать как половинчатую технологию по двум причинам: она не нацелена непосредственно на основное заболевание, а долгосрочная иммуносупрессия вызывают побочные эффекты, изменяющие жизнь. Регенеративная медицина может сделать трансплантацию органов полноценной технологией, если можно избежать медикаментозного лечения, что доказано имплантацией участков мочевыводящих путей или верхних дыхательных путей, но это только вопрос времени, когда сложные органы будут воспроизведены с помощью биоинженерии.
Цель работы. Краткий обзор экспериментальных методов трансплантации в регенеративной медицине с использованием биоинженерной технологии.
Методика исследования. Обзор литературы был проведен с использованием веб- интерфейсов: PubMed, MEDLINE и cyberleninka. Рассмотрены инновации в области биоинженерии органов для регенеративной медицины, влияющие на трансплантацию органов. Есть множество данных об экспериментально выполненных трансплантациях у животных, например, на органы почек, поджелудочной железы, печени, сердца, легких и кишечника.
Результаты. Инновационные биоинженерные технологии в регенеративной медицине направлены на восстановление и регенерацию плохо функционирующих органов. Одной из целей является достижение улучшения состояния, свободного от иммуносупрессии, для улучшения качества жизни.
Одной из самых ранних форм биотехнологии является использование эмбриональных стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, которые находятся во внутренней клеточной массе эмбрионов стадии бластоцисты, сохраняют свою способность дифференцироваться во все типы взрослых клеток. Однако метод остается ограниченным из-за возможного риска иммунного отторжения и этических дилемм, связанных с использованием человеческих эмбрионов [5]. Другим хорошо описанным методом является сбор мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга, периостеи.
Инновационные стратегии включают в себя децеллюляризацию для изготовления бесклеточных каркасов, которые будут использоваться в качестве шаблона для изготовления органов, трехмерной печати и дополнения межвидовой бластоцисты. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки являются инновацией в техноло-гии стволовых клеток, которая смягчает как этические проблемы, связанные с эмбриональными стволовы-ми клетками, так и ограничение других клеток-прародителя, которым не хватает плюрипотентности. Текущие пределы разрешения технологии биопринтера составляют 2 мкм для бесклеточных конструкций и 50 мкм для тех, которые включают инкапсулированные клетки [6]. Успешные доклинические исследования внедрили 3D биопечать хрящевых и костных тканей на животных моделях. Трудность возникает, когда нужно производить сосудистые, неврологические и лимфатические сети в биологически напечатанных конструкциях, которые превышают 1 см в толщину.
β-клеточная замена предлагает огромную платформу для применения технологий на основе стволовых клеток в трансплантационной медицине. Новый, потенциально неисчерпаемый источник трансплантируемых инсулин-продуцирующих клеток, β клеток и островков для больных с диабетом 1 типа может быть доступен в ближайшее время [7].
Среди технологий регенеративной медицины, представляющих интерес для трансплантационной медицины, технология стволовых клеток является той, которая имеет наибольший потенциал для клинического применения. Комплементация межвидовых бластоцист является еще одним перспективным применением для генерации аутологичной ткани. Целенаправленное удаление клеток, предназначенных для развития конкретного органа, позволяет манипулировать бластоцистой хозяина. Можно использовать совместимого хозяина (например, свинью) для создания органов для пациентов, которые сохранят размер, функцию и адекватную васкуляризацию, сравнимую с органами-хозяевами [8]. Потенциальные проблемы включают зоонозы, загрязнение хозяина, вызывающее отторжение органов.
Некоторые технологии регенеративной медицины в настоящее время находятся в клинических испытаниях, включая первый терапевтический препарат MSI-1436 для восстановления тканей миокарда [9].
Выводы. Технологии регенеративной медицины имеют перспективы в широком спектре областей, может стать новым рубежом для трансплантационной медицины, которая будет отвечать за будущее наук о здоровье.
Литература
- Hart A, Smith JM, Skeans MA, Gustafson SK, Wilk AR, Castro S et al. OPTN/SRTR 2017 annual data report: kidney. Am J Transplant 2019; 19: 19–123.
- Asch DA, Volpp KG. Reimagining halfway technologies with behavioral science. Ann Intern Med 2017; 167: 505– 506.
- Bozek DN, Dunn TB, Kuhr CS, et al. Complete chain of the first global kidney exchange transplant and 3-yr followup. Eur Urol Focus 2018; 4: 190–197.
- Orandi BJ, Luo X, Massie AB, et al. Survival benefit with kidney transplants from HLA-incompatible live donors. N Engl J Med 2016; 374: 940–950.
- Orlando G, Murphy SV, Bussolati B, et al. Rethinking regenerative medicine from a transplant perspective (and vice versa). Transplantation 2019; 103: 237–249.
- Kang HW, Lee SJ, Ko IK, Kengla C, Yoo JJ, Atala A. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity. Nat Biotechnol 2016; 34: 312–319.
- Veres A, Faust AL, Bushnell HL, Engquist EN, Kenty JH, Harb G et al. Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation. Nature 2019; 569: 368–373.
- Yamaguchi T, Sato H, Kato-Itoh M, Goto T, Hara H, Sanbo M et al. Interspecies organogenesis generates autologous functional islets. Nature 2017; 542: 191–196.
- Smith AM, Maguire-Nguyen KK, Rando TA, Zasloff MA, Strange KB, Yin VP. The protein tyrosine phosphatase 1B inhibitor MSI-1436 stimulates regeneration of heart and multiple other tissues. NPJ. Regenerat Med. 2017; 2: 4.