Ein Schwein kann nicht nur für Fett und Fleisch zerlegt werden, sondern auch für … Prothesen für Herzpatienten, Leberempfänger und Gangrängefährdete, Schweineprothesen mit defizienten Gefäßen - Skelettskelette kleiner Arterien - werden am Kharkiv Institute of Cryobiology getestet und bereiten sich bereits auf den Umzug vor nach Israel
Normalerweise hat eine Person genug von ihren eigenen Blutgefäßen: Wenn sie nicht mit Cholesterinplaques verstopft, nicht verstopft und nicht zerrissen sind, muss eine Person nicht über einen Mangel an Blutgefäßen nachdenken. Jedes Jahr brauchen die Russen jedoch Zehntausende neuer Schiffe - künstliche, Spender- oder eigene, die von einem Ort zum anderen verpflanzt werden.
Synthetische oder natürliche Gefäße sind beispielsweise für die Bypass-Transplantation der Koronararterien bei ischämischen Herzerkrankungen, Insertionen bei radikalen Operationen und Lebertransplantationen erforderlich, beispielsweise zur chirurgischen Behandlung von Verletzungen und Gefäßläsionen, die eine Gangrän bedrohen. Es gibt mehr als genug Indikationen für die Gefäßprothetik. Hauptsache, alle sind mit einem hohen Todesrisiko verbunden.
PROBLEME SCHIFFE
Wenn es sich um Kapillaren handelt - kleine periphere Gefäße, dann müssen sie nicht transplantiert werden, solche Gefäße können im Inneren des Patienten selbst gezüchtet werden. Dazu reicht es aus, ein zirkuläres DNA-Molekül in den betroffenen Bereich zu injizieren, das das humane VEGF- Gen (Vascular Endothelial Growth Factor) enthält. Das daraus synthetisierte Protein stimuliert auch das Wachstum von Kapillaren. Da die Kapillaren aus einem minimalen Satz von Zellen bestehen, gibt es keine Probleme mit der Gefäßminderwertigkeit, sagt Roman Deev, Ph. D., Managing Editor des Journals Cell Transplantology and Tissue Engineering.
Arterien und Venen weisen keine grundlegenden Strukturunterschiede auf, aber die ersteren transportieren Blut vom Herzen, die letzteren - zum Herzen. Die Gefäße des Mikrozirkulationssystems (Kapillaren, Venolen, Arteriolen usw.) sind die "Brücke" zwischen den Venen und Arterien. Die Struktur von Arterien und Venen ist am schwierigsten. Sie bestehen aus einem Dutzend Zelltypen, von denen jeder durch mehrere Schichten dargestellt wird. Abhängig von der Struktur der Arterien und Venen werden sie in Typen unterteilt: elastisch, mittelschwer, muskulös. Die Gefäßtypen unterscheiden sich in Dicke, Gewebezusammensetzung, Anzahl der Zellschichten, mechanischen Eigenschaften und Funktionen. In der Hierarchie der Komplexität befinden sich die Kapillaren im letzten Schritt. Sie werden von nur einer Schicht abgeflachter Zellen gebildet - Endothelzellen.
„Kleine Gefäße anbauen? Ja, kein Problem, - fährt Roman Deev fort. „Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass glatte Muskelelemente und Fibroblasten am Prozess der Gefäßbildung beteiligt sind, der durch das VEGF-Genom ausgelöst wird. So können sich Kapillaren im Laufe der Zeit zu größeren Gefäßen entwickeln. Dies wird indirekt durch die Daten klinischer Studien belegt. “Wenn ein Gefäß, das größer als eine Kapillare ist, nicht in Zukunft, sondern "hier und jetzt" restauriert werden muss, wird die Aufgabe viel komplizierter. Und hier kann man nicht auf chirurgische Prothesen verzichten.
In der Gefäßchirurgie verwenden Ärzte die nativen (autologen) Gefäße von Patienten und synthetischen Prothesen. Sie können also einen Teil eines großen Gefäßes wie die Aorta durch Kunststoffe ersetzen. Laut dem Präsidenten der Russischen Gesellschaft für Angiologen und Gefäßchirurgen Anatoly Pokrovsky halten synthetische Prothesen lange (bis zu 30-40 Jahre), halten hohem Blutdruck stand und werden mit den Regenerationsprozessen des umgebenden lebenden Gewebes kombiniert. Die anfälligsten und problematischsten Gefäße sind Arterien mit kleinem Durchmesser (weniger als 6 mm). Wegen ihnen entwickeln sich koronare Herzkrankheiten und Gangrän.
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Medikamente, die die Durchblutung verbessern, sind nur wenige Monate wirksam. Und synthetische Prothesen, die für große Gefäße geeignet sind, sind für Arterien mit kleinem Durchmesser überhaupt nicht geeignet: Die Nahtstelle (Anastomose) ist mit Bindegewebe überwachsen, die Gefäße verstopfen und die Thrombose beginnt. Autologe Gefäße, dh vom Patienten selbst erhalten, gelten als "Goldstandard" für Gefäßprothesen mit kleinem Durchmesser. Keine biotechnologischen Wunder: Chirurgen schneiden einfach die Vena saphena aus und ersetzen sie beispielsweise durch Koronararterien im Herzen. Auf diese Weise wird nicht nur eine Bypass-Transplantation der Koronararterien durchgeführt: Nach demselben Prinzip versorgen Chirurgen andere Organe und Körperteile mit Gefäßen.
SCHIFFDÜNGEMITTEL
Das VEGF-Gen wird bereits in der Forschung und zur Behandlung von Extremitätenischämie eingesetzt. So erhielt die Landesinstitution "Russischer kardiologischer Forschungs- und Produktionskomplex des Ministeriums für Gesundheit und soziale Entwicklung der Russischen Föderation" die Genehmigung für klinische Studien mit einem Arzneimittel, das das Gen enthält. Ein weiterer Prototyp, der auf dem VEGF165-Gen basiert, wurde am Wissenschaftlichen Zentrum für Herz-Kreislauf-Chirurgie von A. N. Bakulev und am Institut für Genbiologie der Russischen Akademie der Wissenschaften entwickelt. Und das Produkt des Instituts für menschliche Stammzellen hat bereits klinische Studien bestanden und eine Registrierungsbescheinigung vom Gesundheitsministerium erhalten.
In Russland werden jährlich etwa 15.000 Bypass-Operationen an Koronararterien durchgeführt. Und es gibt mehrmals bedürftigere Menschen. Laut russischen und ausländischen Ärzten können bei etwa einem Drittel der Patienten ihre eigenen Gefäße nicht für die Prothetik verwendet werden. Manche Menschen brauchen zu viele Schiffe, daher reichen ihre eigenen nicht aus. In anderen Fällen sind degenerative Veränderungen zu bedeutend. Daher trauen sich Ärzte nicht, eine Ahle gegen Seife auszutauschen.
„Es gibt auch Patienten, bei denen die Gefäße aufgrund anatomischer Merkmale nicht entfernt werden können“, erklärt Boris Sandomirsky, Doktor der Medizin, Leiter der Abteilung für experimentelle Kryomedizin am Institut für Probleme der Kryobiologie und Kryomedizin der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine.… - Ein weiteres Problem ist die begrenzte "Haltbarkeit" autologer Transplantate: Sie arbeiten seit etwa fünf Jahren an dem neuen Ort. So stellt sich heraus, dass beispielsweise bei wiederholter Bypass-Transplantation der Koronararterien die Gefäße möglicherweise nicht ausreichen.
DEFIZIENTE SCHIFFE AUS SCHWEIN
Wissenschaftler des Instituts für Probleme der Kryobiologie und Kryomedizin der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine unter der Leitung von Boris Sandomirsky versuchen, Schweinegefäße in Menschen zu implantieren. Die Idee ist, Schweinegefäßrahmen zu schaffen, die mit Gefäßzellen besiedelt werden können, um so vollwertige Prothesen zu erhalten. Fast wie Paolo Macchiarini, der Trachealgerüste herstellt und diese mit Stammzellen besiedelt. Im Sandomierz-Bioreaktor sind die Zellen jedoch keine Stammzellen, sondern Gefäßzellen. „Dies sind zwei- oder dreischichtige Gewebe-Zell-Strukturen, die in vitro auf der Basis eines Gefäßgerüsts gezüchtet wurden“, erklärt Boris Sandomirsky. "Im ersten Stadium werden dann glatte Muskelzellen der Arterienwände darauf geschichtet - die Endothelzellen des Empfängers".
Sandomirsky ist sich sicher: Natürliche zellfreie xenogene (von Tieren stammende) Gerüste sind viel besser als synthetische Materialien. Sie haben ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und werden im Körper des Empfängers allmählich durch die extrazelluläre Matrix des Empfängers selbst transformiert. Boris Sandomirsky hat bereits Schweinegefäße erhalten, von denen nur noch Bindegewebsgerüste übrig waren (in diesen "Röhren" befand sich keine Muskelschicht oder kein Endothel).
VASCULAR BIOTECHNOLOGY
Biotechnologen versuchen seit mehreren Jahren, Analoga von kleinen und mittleren Gefäßen unter Verwendung von Spendergeweben oder des Patienten selbst, Zelltechnologien und 30-Druckern herzustellen. Zum Beispiel nähten Biologen Glasröhrchen an Tiere, nach deren Entfernung Bindegewebsgerüste unter der Haut verblieben. Sie waren für die Rekonstruktion des Gefäßbettes geeignet, rechtfertigten sich aber dennoch nicht. „Vor ein paar Jahren haben Biologen beispielsweise ein Klischee in Form von Endothelröhrchen aus Polymilchsäuren geschaffen“, erzählt Roman Deev „World Details“. Als sich das biologisch abbaubare Gerüst auflöste, blieb die Kultur der darauf ausgesäten Gefäßzellen zurück - ein Blutgefäß mit kleinem Durchmesser wurde erhalten. Im Jahr 2011 haben Forscher aus Deutschland unter der Leitung von G nterTovar,Der Projektmanager des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächentechnik und Biotechnologie schlug vor, Gefäße auf einem dreidimensionalen Tintenstrahldrucker mit Polymertinte zu drucken. Die Tintentanks werden noch getestet. Wissenschaftler aus Nowosibirsk und Deutschland (Forschungsinstitut für Kardiologie, Sibirische Abteilung der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften, Sibirische Staatliche Medizinische Universität Roszdrav und Universität Rostock) bevölkern das aus den Gefäßen gewonnene Gerüst mit Stammzellen. Das heißt, sie arbeiten genau wie Macchiarini, nur an der Basis befindet sich nicht die Luftröhre, sondern ein Blutgefäß - eine kleinere und dünnere Hohlstruktur. Biotechnologen verfolgen auch einen etwas anderen Ansatz: Sie besiedeln die Kollagenmatrix nicht mit einem "dezellulären" Gefäß, sondern mit Stammzellen.vorgeschlagen, Gefäße auf einem dreidimensionalen Tintenstrahldrucker mit Polymertinte zu drucken. Die Tintentanks werden noch getestet. Wissenschaftler aus Nowosibirsk und Deutschland (Forschungsinstitut für Kardiologie, Sibirische Abteilung der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften, Sibirische Staatliche Medizinische Universität Roszdrav und Universität Rostock) bevölkern das aus den Gefäßen gewonnene Gerüst mit Stammzellen. Das heißt, sie arbeiten genau wie Macchiarini, nur an der Basis befindet sich nicht die Luftröhre, sondern ein Blutgefäß - eine kleinere und dünnere Hohlstruktur. Biotechnologen verfolgen auch einen etwas anderen Ansatz: Sie besiedeln die Kollagenmatrix nicht mit einem "dezellulären" Gefäß, sondern mit Stammzellen.vorgeschlagen, Gefäße auf einem dreidimensionalen Tintenstrahldrucker mit Polymertinte zu drucken. Die Tintentanks werden noch getestet. Wissenschaftler aus Nowosibirsk und Deutschland (Forschungsinstitut für Kardiologie, Sibirische Abteilung der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften, Sibirische Staatliche Medizinische Universität Roszdrav und Universität Rostock) bevölkern das aus den Gefäßen gewonnene Gerüst mit Stammzellen. Das heißt, sie arbeiten genau wie Macchiarini, nur an der Basis befindet sich nicht die Luftröhre, sondern ein Blutgefäß - eine kleinere und dünnere Hohlstruktur. Biotechnologen verfolgen auch einen etwas anderen Ansatz: Sie besiedeln die Kollagenmatrix nicht mit einem "dezellulären" Gefäß, sondern mit Stammzellen. Das heißt, sie arbeiten genau wie Macchiarini, nur an der Basis befindet sich nicht die Luftröhre, sondern ein Blutgefäß - eine kleinere und dünnere Hohlstruktur. Biotechnologen verfolgen auch einen etwas anderen Ansatz: Sie besiedeln die Kollagenmatrix nicht mit einem "dezellulären" Gefäß, sondern mit Stammzellen. Das heißt, sie arbeiten genau wie Macchiarini, nur an der Basis befindet sich nicht die Luftröhre, sondern ein Blutgefäß - eine kleinere und dünnere Hohlstruktur. Biotechnologen verfolgen auch einen etwas anderen Ansatz: Sie besiedeln die Kollagenmatrix nicht mit einem "dezellulären" Gefäß, sondern mit Stammzellen.
Die Tests sind in vollem Gange. „Wir wollten die Biokompatibilität der resultierenden Gerüste testen. Es musste auch herausgefunden werden, ob sich eine Immunabstoßungsreaktion entwickelt, ob sich Blutgerinnsel bilden, sagt Professor Sandomirsky. "Es stellte sich heraus, dass für Gefäßprothesen nicht einmal Bioreaktoren benötigt werden: Der Organismus von Versuchstieren selbst baut die notwendigen Zellschichten auf." Im Laufe des Jahres transplantierten Wissenschaftler solche Prothesen, zuerst ein Dutzend Mäuse, dann 15 Wildkaninchen. Nicht ohne Verluste, geben Biologen zu: Einige Tiere starben. „Sie müssen verstehen, dass unsere Experimente unter schwierigsten Bedingungen durchgeführt werden“, fährt Boris Sandomirsky fort. "Wir verwenden keine Antikoagulanzien oder Immunsuppressiva."
Das heißt, wenn die Gefäße Wurzeln geschlagen haben, ist dies für immer: Blutgerinnsel werden nicht gebildet, die Transplantationen werden vom Immunsystem nicht abgestoßen. Ein gutes Ergebnis ist offensichtlich: Eines der Kaninchen wurde schwanger und gebar einen Monat nach der Operation. Während der Schwangerschaft und Geburt wurden keine Pathologien beobachtet, die Kaninchen wurden gesund geboren. Und das ist nach dem Ersatz der Bauchaorta! Was brauchen wir Kaninchen und Mäuse, der Leser wird eine Frage stellen? Wann wird all diese Forschung für einen Menschen einfacher? Boris Sandomirsky sagt das sehr bald: „Wir haben eine Vereinbarung mit unseren Kollegen aus Israel. Sie sind bereit, Zertifizierungen und klinische Studien durchzuführen. Dieser Prozess wird anderthalb bis zwei Jahre dauern."
REZEPT FÜR DIE VORBEREITUNG VON RAHMEN
Unter aseptischen Bedingungen 30 Minuten lang. Entfernen Sie nach dem Schlachten die Gefäße vom Schwein. Dreimal mit auf 4 ° C abgekühlter Kochsalzlösung mit zugesetzten Antibiotika (100 IE / ml Penicillin, 100 mg / ml Streptomycin, 6 mg / ml Fluconazol) spülen. Legen Sie die Arterien in sterile kryostabile Behälter und legen Sie sie in flüssigen Stickstoffdampf. In diesem Zustand können die Gefäße unbegrenzt gelagert werden. Nehmen Sie es gegebenenfalls aus dem Kryocontainer und erwärmen Sie es in einem Wasserbad bei 37 ° C. Innerhalb von 90 min. nach dem Aufwärmen bestrahlen. Die Gerüste können in den Körper eines Tieres (Menschen) transplantiert werden, ohne zuvor in einen Bioreaktor gegeben zu werden: Wenn es ein Gerüst gäbe, würden die Zellen von selbst wachsen.
Der Professor hat fast keine Zweifel, dass Schweinefleischgefäße für Menschen geeignet sind. Schließlich werden Schweineherzklappen Menschen (auch in Moskau) transplantiert. Und nach klinischen Studien oder parallel dazu plant Boris Sandomirsky die Schaffung einer Bank von Schweinegefäßen: "Dieses Projekt wird wirtschaftlich rentabel sein: Eine Gefäßprothese wird etwa 10 bis 30 Tausend Euro kosten." Der Bedarf an Schiffen wird auf Zehntausende pro Jahr geschätzt. Ohne sie sterben Menschen oder werden behindert. Transplantologen haben also jemanden, für den sie arbeiten können.
