Un porc peut être démonté non seulement pour la graisse et la viande, mais aussi pour … les prothèses pour les patients cardiaques, les receveurs de foie et ceux qui sont à risque de gangrène, les prothèses porcines de vaisseaux déficients - squelettes squelettiques de petites artères - sont en cours de test à l'Institut de Cryobiologie de Kharkiv et se préparent déjà à déménager en Israël
Habituellement, une personne a suffisamment de ses propres vaisseaux sanguins: s'ils ne sont pas obstrués par des plaques de cholestérol, ne sont pas obstrués et ne sont pas déchirés, une personne n'a pas à penser à un manque de vaisseaux sanguins. Cependant, chaque année, les Russes ont besoin de dizaines de milliers de nouveaux vaisseaux - artificiels, donneurs ou les leurs, transplantés d'un site à un autre.
Des vaisseaux synthétiques ou naturels sont nécessaires pour le pontage coronarien dans les cardiopathies ischémiques, les insertions dans les opérations radicales et les greffes hépatiques, pour le traitement chirurgical des blessures et lésions vasculaires menaçant la gangrène par exemple. Il y a plus qu'assez d'indications pour les prothèses vasculaires, l'essentiel est que toutes soient associées à un risque élevé de décès.
NAVIRES PROBLÉMATIQUES
Si nous parlons de capillaires - de petits vaisseaux périphériques, ils n'ont pas besoin d'être transplantés, ces vaisseaux peuvent être cultivés à l'intérieur du patient lui-même. Pour ce faire, il suffit d'injecter une molécule d'ADN circulaire dans la zone touchée, qui contient le gène VEGF humain (Vascular Endothelial Growth Factor). La protéine synthétisée à partir de celui-ci stimule également la croissance des capillaires. Étant donné que les capillaires sont constitués d'un ensemble minimal de cellules, il n'y a aucun problème d'infériorité vasculaire, explique Roman Deev, Ph. D., rédacteur en chef de la revue Cell Transplantology and Tissue Engineering.
Les artères et les veines n'ont pas de différences fondamentales de structure, mais les premières transportent le sang du cœur, les secondes - vers le cœur. Les vaisseaux du système microcirculatoire (capillaires, veinules, artérioles, etc.) sont le «pont» entre les veines et les artères. La structure des artères et des veines est la plus difficile. Ils se composent d'une douzaine de types de cellules, chacune étant représentée par plusieurs couches. En fonction de la structure des artères et des veines, ils sont divisés en types: élastique, intermédiaire, musculaire. Les types de vaisseaux diffèrent par l'épaisseur, la composition tissulaire, le nombre de couches cellulaires, les caractéristiques mécaniques et les fonctions. Dans la hiérarchie de la complexité, les capillaires sont à la dernière étape. Ils sont formés par une seule couche de cellules aplaties - les cellules endothéliales.
«Cultivez de petits vaisseaux? Oui, pas de problème, - continue Roman Deev. «De plus, il est prouvé que les éléments musculaires lisses et les fibroblastes sont impliqués dans le processus de formation vasculaire déclenché par le génome du VEGF. Ainsi, avec le temps, les capillaires peuvent évoluer en vaisseaux plus gros. Ceci est indirectement démontré par les données des essais cliniques ». Si un vaisseau plus grand qu'un capillaire doit être restauré non pas dans le futur, mais «ici et maintenant», alors la tâche devient beaucoup plus compliquée. Et ici, on ne peut pas se passer de prothèses chirurgicales.
En chirurgie vasculaire, les médecins utilisent les vaisseaux natifs (autologues) des patients et des prothèses synthétiques. Ainsi, vous pouvez remplacer une section d'un gros vaisseau, comme l'aorte, par des synthétiques. Selon le président de la Société russe des angiologues et des chirurgiens vasculaires Anatoly Pokrovsky, les prothèses synthétiques durent longtemps (jusqu'à 30-40 ans), résistent à l'hypertension artérielle et sont associées aux processus de régénération des tissus vivants environnants. Les vaisseaux les plus vulnérables et problématiques sont les artères de petit diamètre (moins de 6 mm). C'est à cause d'eux que se développent les maladies coronariennes et la gangrène.
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Les médicaments qui améliorent la circulation sanguine ne sont efficaces que pendant quelques mois. Et les prothèses synthétiques, adaptées aux gros vaisseaux, ne conviennent pas du tout aux artères de petit diamètre: le site de suture (anastomose) devient envahi par le tissu conjonctif, les vaisseaux se bouchent et la thrombose commence. Les vaisseaux autologues, c'est-à-dire obtenus du patient lui-même, sont reconnus comme «l'étalon-or» des prothèses vasculaires de petit diamètre. Pas de miracles biotechnologiques: les chirurgiens découpent simplement les veines saphènes et les remplacent par des artères coronaires dans le cœur, par exemple. C'est ainsi que non seulement le pontage coronarien est effectué: selon le même principe, les chirurgiens fournissent des vaisseaux à d'autres organes et parties du corps.
ENGRAIS POUR NAVIRE
Le gène VEGF est déjà utilisé dans la recherche et pour le traitement de l'ischémie des membres. Ainsi, l'institution d'État fédérale "Complexe russe de recherche et de production cardiologiques du Ministère de la santé et du développement social de la Fédération de Russie" a reçu l'autorisation d'essais cliniques sur un médicament contenant le gène. Un autre prototype basé sur le gène VEGF165 a été développé au Centre scientifique A. N. Bakulev pour la chirurgie cardiovasculaire et à l'Institut de biologie génétique de l'Académie des sciences de Russie. Et le produit de l'Institut des cellules souches humaines a déjà passé des essais cliniques et a reçu un certificat d'enregistrement du ministère de la Santé.
Environ 15 000 opérations de pontage coronarien sont effectuées chaque année en Russie. Et il y a plusieurs fois plus de personnes dans le besoin. Selon des médecins russes et étrangers, chez environ un tiers des patients, leurs propres vaisseaux ne peuvent pas être utilisés pour des prothèses. Certaines personnes ont besoin de trop de navires, les leurs ne suffisent donc pas; dans d'autres, les changements dégénératifs sont trop importants, par conséquent, les médecins n'osent pas changer un poinçon pour du savon.
«Il existe également des patients dont les vaisseaux ne peuvent pas être retirés en raison de caractéristiques anatomiques», explique Boris Sandomirsky, docteur en sciences médicales, chef du département de cryomédecine expérimentale à l'Institut des problèmes de cryobiologie et de cryomédecine de l'Académie nationale des sciences d'Ukraine.… - Un autre problème est la "durée de conservation" limitée des greffons autologues: ils travaillent dans le nouveau lieu depuis environ cinq ans. Ainsi, il s'avère que, par exemple, pour un pontage coronarien répété, les vaisseaux peuvent ne pas suffire.
NAVIRES DÉFICIENTS DE PORC
Des scientifiques de l'Institut pour les problèmes de cryobiologie et de cryomédecine de l'Académie nationale des sciences d'Ukraine, sous la direction de Boris Sandomirsky, tentent d'implanter des vaisseaux porcins chez l'homme. L'idée est de créer des cadres de vaisseaux de porc qui peuvent être peuplés de cellules vasculaires, obtenant ainsi des prothèses à part entière. Presque comme Paolo Macchiarini, qui crée des échafaudages trachéaux et les remplit de cellules souches. Mais dans le bioréacteur Sandomierz, les cellules ne sont pas des cellules souches, mais vasculaires. «Il s'agit de structures cellulaires tissulaires à deux ou trois couches cultivées in vitro sur la base d'une ossature vasculaire», explique Boris Sandomirsky. «Au premier stade, les cellules musculaires lisses des parois artérielles sont superposées, puis - les cellules endothéliales du receveur».
Sandomirsky est sûr: les armatures xénogéniques naturelles sans cellules (dérivées d'animaux) sont bien meilleures que les matériaux synthétiques; ils ont d'excellentes propriétés mécaniques et dans le corps du receveur sont progressivement transformés par la matrice extracellulaire du receveur lui-même. Boris Sandomirsky a déjà reçu des vaisseaux porcins, dont il ne restait que des armatures de tissu conjonctif (il n'y avait pas de couche musculaire ou d'endothélium dans ces «tubes»).
BIOTECHNOLOGIE VASCULAIRE
Les biotechnologistes tentent depuis plusieurs années de créer des analogues de vaisseaux petits et moyens en utilisant des tissus de donneurs ou le patient lui-même, des technologies cellulaires et 30 imprimantes. Par exemple, les biologistes ont cousu des tubes de verre aux animaux, après avoir enlevé les armatures de tissu conjonctif restées sous la peau. Ils étaient adaptés à la reconstruction du lit vasculaire, mais ils ne se justifiaient toujours pas. «Il y a quelques années, par exemple, les biologistes ont créé un cliché sous la forme de tubes endothélisés en acides polylactiques», raconte Roman Deev à «World Details». Lorsque l'échafaudage biodégradable s'est dissous, la culture de cellules vasculaires ensemencées est restée - un vaisseau sanguin de petit diamètre a été obtenu. En 2011, des chercheurs allemands sous la direction de G nterTovar,chef de projet du Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology, a proposé des récipients d'impression sur une imprimante à jet d'encre tridimensionnelle avec de l'encre polymère. Les réservoirs d'encre sont toujours en cours de test. Des scientifiques de Novossibirsk et d'Allemagne (Institut de recherche en cardiologie, Branche sibérienne de l'Académie russe des sciences médicales, Université de médecine d'État sibérienne de Roszdrav et Université de Rostock) peuplent l'échafaudage obtenu à partir de vaisseaux contenant des cellules souches. Autrement dit, ils fonctionnent exactement comme Macchiarini, seulement à la base n'est pas la trachée, mais un vaisseau sanguin - une structure creuse plus petite et plus mince. Les biotechnologistes ont également une approche légèrement différente - pour peupler la matrice de collagène avec des cellules souches, plutôt qu'un vaisseau «décellulaire».a proposé d'imprimer des récipients sur une imprimante à jet d'encre tridimensionnelle avec de l'encre polymère. Les réservoirs d'encre sont toujours en cours de test. Des scientifiques de Novossibirsk et d'Allemagne (Institut de recherche en cardiologie, Branche sibérienne de l'Académie russe des sciences médicales, Université de médecine d'État sibérienne de Roszdrav et Université de Rostock) peuplent l'échafaudage obtenu à partir des vaisseaux avec des cellules souches. Autrement dit, ils fonctionnent exactement comme Macchiarini, seulement à la base n'est pas la trachée, mais un vaisseau sanguin - une structure creuse plus petite et plus mince. Les biotechnologistes ont également une approche légèrement différente - pour peupler la matrice de collagène avec des cellules souches, plutôt qu'un vaisseau «décellulaire».a proposé d'imprimer des récipients sur une imprimante à jet d'encre tridimensionnelle avec de l'encre polymère. Les réservoirs d'encre sont toujours en cours de test. Des scientifiques de Novossibirsk et d'Allemagne (Institut de recherche en cardiologie, Branche sibérienne de l'Académie russe des sciences médicales, Université de médecine d'État sibérienne de Roszdrav et Université de Rostock) peuplent l'échafaudage obtenu à partir des vaisseaux avec des cellules souches. Autrement dit, ils fonctionnent exactement comme Macchiarini, seulement à la base n'est pas la trachée, mais un vaisseau sanguin - une structure creuse plus petite et plus mince. Les biotechnologistes ont également une approche légèrement différente - pour peupler la matrice de collagène avec des cellules souches, plutôt qu'un vaisseau «décellulaire». Autrement dit, ils fonctionnent exactement comme Macchiarini, seulement à la base n'est pas la trachée, mais un vaisseau sanguin - une structure creuse plus petite et plus mince. Les biotechnologistes ont également une approche légèrement différente - pour peupler la matrice de collagène avec des cellules souches, plutôt qu'un vaisseau «décellulaire». Autrement dit, ils fonctionnent exactement comme Macchiarini, seulement à la base n'est pas la trachée, mais un vaisseau sanguin - une structure creuse plus petite et plus mince. Les biotechnologistes ont également une approche légèrement différente - pour peupler la matrice de collagène avec des cellules souches, plutôt qu'un vaisseau «décellulaire».
Les tests battent leur plein. «Nous avions prévu de tester la biocompatibilité des échafaudages résultants. Il était également nécessaire de savoir si une réaction de rejet immunitaire se développe, si des caillots sanguins se forment, explique le professeur Sandomirsky. "Il s'est avéré que même les bioréacteurs ne sont pas nécessaires pour les prothèses vasculaires: l'organisme des animaux de laboratoire lui-même construit les couches cellulaires nécessaires." Au cours de l'année, les scientifiques ont transplanté de telles prothèses, d'abord une dizaine de souris, puis 15 lapins sauvages. Non sans pertes, admettent les biologistes: certains animaux sont morts. «Vous devez comprendre que nos expériences se déroulent dans les conditions les plus sévères», poursuit Boris Sandomirsky. "Nous n'utilisons aucun anticoagulant ou immunosuppresseur."
Cela signifie que si les vaisseaux ont pris racine, c'est pour toujours: les caillots sanguins ne se forment pas, les greffes ne sont pas rejetées par le système immunitaire. Un bon résultat est évident: l'une des lapines est tombée enceinte et a accouché un mois après l'opération. Aucune pathologie n'a été observée pendant la grossesse et l'accouchement, les lapins sont nés en bonne santé. Et c'est après le remplacement de l'aorte abdominale! De quoi avons-nous besoin de lapins et de souris, le lecteur posera une question? Quand toutes ces recherches deviendront-elles plus faciles pour une personne? Boris Sandomirsky déclare que très bientôt: «Nous avons un accord avec nos collègues d'Israël. Ils sont prêts à mener des certifications et des essais cliniques. Ce processus prendra un an et demi à deux ans."
RECETTE POUR LA PRÉPARATION DES CADRES
Dans des conditions aseptiques pendant 30 minutes. après l'abattage, retirez les récipients du porc. Rincer trois fois avec une solution saline refroidie à 4 ° C avec des antibiotiques ajoutés (100 UI / ml de pénicilline, 100 mg / ml de streptomycine, 6 mg / ml de fluconazole). Placer les artères dans des récipients cryostables stériles et les placer dans de la vapeur d'azote liquide. Dans cet état, les récipients peuvent être stockés indéfiniment. Si nécessaire, sortez-le du cryoconteneur et réchauffez-le dans un bain-marie à 37 ° C. Dans les 90 min. irradier après échauffement. Les échafaudages peuvent être transplantés dans un organisme animal (humain) sans être préalablement placés dans un bioréacteur: s'il y avait un échafaudage, les cellules se développeraient d'elles-mêmes.
Le professeur n'a presque aucun doute que les navires de porc conviendront aux humains. Après tout, les valves cardiaques des porcs sont transplantées sur des personnes (y compris à Moscou). Et après des essais cliniques ou en parallèle avec eux, Boris Sandomirsky envisage de créer une banque de vaisseaux porcins: "Ce projet sera commercialement rentable: une prothèse vasculaire coûtera environ 10 à 30 milliers d'euros." Le besoin de navires est estimé à des dizaines de milliers par an. Sans eux, les gens meurent ou deviennent handicapés. Les transplantologues ont donc quelqu'un pour qui travailler.
