Несмотря на усилия правительств, трансплантология продолжает страдать от нехватки донорских органов и проблем с логистикой. Это привлекает внимание к новым сферам исследований - например, т.н. органов-спутников (satellite organs), которые не требуют ни полноценных трансплантатов, ни полостных операций. По замыслу, для введения новой печени в организм достаточно инъекции.

Идея использования клеток печени (гепатоцитов), которые могли бы брать на себя функцию органа при печеночной недостаточности, не нова. Но до сих пор ее реализация сталкивалась с проблемами: клетки рассеиваются после инъекции, плохо соединяются с кровеносными сосудами и погибают.

Ученые из MIT заявили, что смогли решить эту задачу. Они создали инъекционный препарат, состоящий из гидрогелевых микросфер диаметром 100 мкм и гепатоцитов. Главная особенность их гидрогеля в том, что под давлением в шприце он течет как обычная жидкость, но при попадании в организм частицы связываются и образуют трехмерную пористую структуру, которая действует как каркас для гепатоцитов. В более ранних исследованиях ученым не удавалось этого достичь: гидрогель был либо достаточно жидким для инъекции, но не формировал плотные структуры, либо слишком густым, и тогда его нельзя было ввести через иглу.

Другая особенность связана с диаметром микросфер: 100 мкм - идеальный размер, позволяющий удерживать клеточные кластеры и оставляющий достаточные отверстия для прорастания сосудов. Без этого клетки не получали бы питание: если они находятся на расстоянии более 20-30 мкм от капилляра, то погибают. Заодно исследователи предложили вводить препарат не в воротную вену или саму печень, что может спровоцировать тромбоз, а в жировую ткань брюшной полости, где много сосудов и есть пространство для роста.

В ходе эксперимента они внедряли человеческие гепатоциты мышам с подавленным иммунитетом. Выяснилось, что гель действительно формировал каркасы, внутри которых быстро начинали расти кровеносные сосуды. Через несколько недель в импланте образовывались структуры, похожие на трабекулы печени - пластинчатые образования из гепатоцитов. Клетки также частично выполняли ее функцию, выделяя человеческий альбумин. За мышами наблюдали 8 недель, на протяжении которых гепатоциты на каркасе функционировали нормально.

Но у людей даже “облегченная” трансплантация не сможет обойтись без иммуносупрессии, и сейчас ученые работают над созданием гепатоцитов, “незаметных” для иммунной системы, и локальной доставкой иммунодепрессантов с помощью гидрогеля. В дальнейшем технология может быть расширена на другие органы, не имеющие сложной структуры: поджелудочную и паращитовидные железы, надпочечники и т.д.

Тем не менее есть и другие проблемы, которые придется решить, прежде чем трансплантационные инъекции увидят свет.
❇️ Трудности с масштабированием. В печени мыши около 100 млн гепатоцитов, и вырастить новую печень на каркасе, которая будет сносно поддерживать жизнедеятельность, теоретически возможно (хотя ученым только предстоит доказать это на практике). У человека их 200-300 млрд, и даже для частичной поддержки пациента потребуется хотя бы 10%. Это означает, что придется создавать масштабные структуры для их поддержки в организме, а сеть сосудов должна быть очень развитой.
❇️ Хотя у печени не такая сложная структура, как у сердца или почек, она тоже имеет значение. Не полностью развитая печень может справляться с одними функциями (например, синтезировать альбумин), но плохо выполнять другие - детоксикацию, производство желчи и т.д.
❇️ Безопасность гидрогелевых сфер, которые со временем разлагаются и могут мигрировать по всему организму, должна быть убедительно доказана. Пока этого не произошло, на технологию надеяться не стоит.
❇️ Массовое производство гепатоцитов, для которого, скорее всего, придется задействовать стволовые клетки.
Несмотря на эти затруднения, идея пересадки органов с помощью обычного укола кажется заманчивой, т.к. одновременно решает проблемы поиска донора и восстановления после операции. Но пока ученые не устранили все препятствия, беречь печень и поджелудочную придется как прежде.