Поиск Кабинет

Первая успешная трансплантация тканеинженерной трахеи в клинике

Выраженные стенозы дыхательных путей, причиной которых являются устойчивые к радио- и химиотерапии опухоли, инфекции или травмы, представляют собой серьезную медицинскую проблему, так как в ряде случаев для них не существует эффективных реконструктивных методов лечения. Для пациентов с этой патологией часто единственным решением является операция бронхэктомии с последующим наложением анастомоза между свободными концами [1]. Однако длина изымаемого участка, как правило, ограничена несколькими сантиметрами и ее увеличение возможно только в случае замещения органа. С другой стороны, все попытки создания аутогенных и синтетических трансплантатов до настоящего времени были неудачными, а использование в клинической практике аллогенных трансплантатов имеет значительные ограничения [1-4].

В доклинических испытаниях с использованием тканеинженерных эквивалентов трахеи и бронхов предлагались слишком длительные и трудоемкие методики, чтобы применять их в рутинных клинических операциях [5], или же использовались искусственные матриксы [4], которые невозможно представить в качестве альтернативы живой ткани. Группа исследователей P. Macchiarini и соавт. в своей работе применяла очищенные от клеток донорские трансплантаты трахеи, заселенные аутогенными эпителиоцитами, полученными из биопсийного материала, а также хондроцитами, дифференцированными из мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) реципиента. Доклинические испытания были проведены на мышах и свиньях [3]. In vitro удалось создать короткие жизнеспособные тканеинженерные участки трахеи [6], которые при трансплантации в организм животного не вызывали иммунного отторжения [7]. Вдохновленные этими результатами, ученые приступили к разработке биоинженерных трансплантатов трахеи и бронхов, и в ноябре 2008 года в журнале The Lancet появилось сообщение о первой успешной трансплантации трахеи пациентке со стенозом главного левого бронха.

Тридцатилетняя женщина поступила в клинику с дисфонией и сильным кашлем, вызванным туберкулезной инфильтрацией шейного отдела трахеи и главного левого бронха. При обследовании обнаружился стеноз бронха на протяжении 3 см. Попытка поместить в левый бронх стент Дюмона не увенчалась успехом и, несмотря на соблюдение всех предусмотренных процедур, развилась вторичная пневмония, вызвавшая непроходящий кашель и накопление экссудата в плевральных полостях. После удаления стента у пациентки появилась тяжелая дыхательная недостаточность. Единственным решением в этом случае являлась тотальная бронхэктомия, однако такая операция характеризуется высоким риском смерти пациентов. По этой причине исследователи предложили полную резекцию левого бронха и части трахеи, и замещение его биоинженерным эквивалентом, изготовленным из человеческой трахеи.

В качестве матрикса будущего трансплантата был взят сегмент трупной трахеи длиной 7 см. Трахея была очищена от окружающей соединительной ткани, после чего было проведено 25 циклов девитализации, чтобы очистить матрикс от клеток донора и антигенов гистосовместимости. Девитализация проводилось с применением 4% деоксихолата натрия и дезоксирибонуклеазы I [6]; весь процесс занял 6 недель. После каждого цикла девитализации авторы проводили гистологическое исследование ткани, иммунофлуоресцентное для выявления количества оставшихся ядросодержащих клеток, а также иммуногистохимическое на наличие в ткани антигенов гистосовместимости HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP и HLA-DQ.

Для заселения трансплантата эпителиоцитами и хондроцитами авторы применили биореактор собственной разработки. На медленно вращающийся отрезок трахеи равномерно нанесли суспензию клеток с помощью шприца – как на внешнюю, так и на внутреннюю его поверхность. Затем трансплантат, наполовину погруженный в среду культивирования, на протяжении всего времени пребывания в биореакторе постоянно вращался, чтобы клетки попеременно контактировали со средой и воздухом. Таким образом были смоделированы реальные условия, в которых эпителиоциты находятся в воздухоносных путях. Также биореактор позволил применить разные среды культивирования для хондроцитов и эпителиоцитов.

В биореакторе трансплантат находился 96 часов, после чего был использован в операции для замещения удаленного бронха. При операции был полностью удален главный левый бронх и участок трахеи, к которому он примыкал. Затем трансплантат был вшит в образовавшийся промежуток, и некоторое несоответствие диаметров просвета тканеинженерного эквивалента и просвета бронха реципиента было преодолено благодаря эластичности донорской ткани.

На десятые сутки после операции пациентка была выписана из клиники без признаков дыхательной недостаточности и иммунной реакции отторжения трансплантата. Согласно виртуальной трехмерной реконструкции дыхательных путей по данным, полученным с помощью компьютерной томографии, тканеинженерный эквивалент был практически неотличим от собственных бронхов. По данным биопсии, проведенной через 1 месяц после операции, в трансплантированном участке образовалась слизистая оболочка, хотя авторы не поясняют, насколько она соответствовала слизистой оболочке здоровых бронхов. Также наблюдалась его васкуляризация; авторы работы считают, что васкуляризации трансплантата могли способствовать ангиогенные факторы (bFGF, TGFβ)  сохранившиеся в бесклеточном матриксе, однако они не определяли наличие этих веществ в пересаживаемом эквиваленте трахеи.

Период наблюдения за пациенткой составил 4 месяца, в течение которых ее состояние оставалось стабильно хорошим. Тем не менее, авторы работы указывают, что перед началом масштабных клинических испытаний их метода требуется период наблюдения более 6 месяцев, чтобы более точно оценить последствия такой операции. В связи с невозможностью отследить судьбу трансплантированных клеток в организме пациентки, врачи не могут сказать, какие именно клетки сформировали слизистую оболочку в трансплантате: трансплантированные эпителиоциты или клетки, мигрировавшие из слизистой оболочки здоровых участков бронха. Поэтому трудно судить и о том, какой трансплантат предпочтительнее – заселенный клетками или просто бесклеточный донорский матрикс, очищенный от антигенов HLA, который был бы гораздо удобнее для рутинного применения в клинике. В будущем, по-видимому, применение таких трансплантатов без или в сочетании с аутогенными клетками станет решением для пациентов, которым показана обширная бронхэктомия.

По материалам:

Macchiarini P., Jungebluth P., Go T. et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet 2008; 372(9655): 2023-30.

Библиография

1. Grillo H.C. Tracheal replacement: a critical review. Ann. Thorac. Surg. 2002; 73: 19952004. [Full Text]

2. Macchiarini P., Walles T., Biancosino C., Mertsching H. First human transplantation of a bioengineered airway tissue. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128: 63841. [Abstract]

3. Birchall M., Macchiarini P. Airway transplantation: a debate worth having? Transplantation 2008; 85: 107580. [Abstract]

4. Sato T., Tao H., Araki M. et al. Replacement of the left main bronchus with a tissue-engineered prosthesis in a canine model. Ann. Thorac. Surg. 2008; 86: 422. [Abstract]

5. Macchiarini P. Trachea-guided generation. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128: 146. [Abstract]

6. Conconi M.T., De Coppi P., Di Liddo R. et al. Tracheal matrices, obtained by a detergent-enzymatic method, support in vitro the adhesion of chondrocytes and tracheal epithelial cells. Transpl. Int. 2005; 18: 72734. [Abstract]

7. Jungebluth P., Go T., Asnaghi A., Bellini S. Structural and morphological evaluation of a novel enzymatic detergent tissue engineered tracheal tubular matrix. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2008; in print.

Подписаться на новости
865
Дата: 21 декабря 2008 г.
© При копировании любых материалов сайта, ссылка на источник обязательна.
Подняться вверх сайта