Pokroky v tkáňovém inženýrství hrtanu

Paolo Macchiarini působící na stockholmském Karolinska Institutet provedl spolu se svými italskými kolegy částečnou transplantaci hrtanu vyprodukovaného metodami tkáňového inženýrství. Transplantace hrtanu byla provedena dvakrát mezi imunokompatibilním dárcem a příjemcem.

Příjemce orgánu však musí užívat imunosupresiva a je vystaven riziku jejich nežádoucích vedlejších účinků. To považuje řada lékařů za eticky kontroverzní vzhledem k faktu, že transplantace hrtanu není život zachraňující zákrok. Proto byli stávajícím transplantacím hrtanu podrobeni jen pacienti, kteří se museli podrobit jiné, život zachraňující transplantaci, po níž musejí užívat imunosupresiva. Takových pacientů je jen málo.

Řešení pro širší uplatnění transplantace hrtanu nabízí tkáňové inženýrství, s jehož pomocí lze získat orgán, který nenese biologické determinanty dárce, a je proto příjemcem tolerován i bez imunosuprese.

Tkáňové inženýrství využívá často trojrozměrný opěrný skelet z uměle vyráběných biokompatibilních a biodegradovatelných polymerů. Skelet má porézní strukturu, jež dovoluje uchycení somatických buněk příjemce a jejich růst. Struktura cytoskeletu nebrání průniku kultivačních médií k buňkám kultivovaným na polymeru. Médium je udržováno v bioreaktoru v nuceném oběhu a je průběžně obměňováno.

To zajistí odvod metabolitů a oxidu uhličitého z kultury a zároveň i stabilní přísun kyslíku a potřebných živin. Skelety z umělých polymerů mají jasné limity a u komplexnějších tkání a orgánů jsou v poslední době stále častěji nahrazovány skelety z extracelulární matrix získané decelularizací tkáně či orgánu dárce.

Ve studii zveřejněné ve vědeckém časopisu Biomaterials popsali Macchiarini a spol. přípravu hrtanu pro transplantaci. Hrtan dárce byl zbaven veškeré pojivové tkáně a následně vystaven účinku detergentů a DNázy‑I. Toto ošetření bylo opakováno v 25 cyklech a výsledkem bylo odstranění 99,999 % veškeré dárcovské DNA z extracelulární matrix. To signalizuje přítomnost tak malého množství buněčných elementů a jejich zbytků, že se riziko imunitní reakce proti transplantátu sníží na absolutní minimum.

Jak elastická, tak hyalinní chrupavka takto upraveného hrtanu neztratila nic ze svých původních mechanických vlastností. Prokázalo se, že cévy jsou s to narůst na takto upravené extracelulární matrix, což opět zvyšuje naděje na úspěšnou transplantaci.

Macchiarini provedl i první transplantaci části hrtanu vytvořeného z extracelulární matrix prstenčité chrupavky. Na vnější stranu extracelulární matrix byly nasazeny pro kultivaci v bioreaktoru kmenové buňky kostní dřeně, které diferencovaly na chondrocyty.

Stejnými buňkami byla osazena i vnitřní část extracelulární matrix. Na vnitřní část byly následně nasazeny ještě buňky odebrané ze sliznice dolních dýchacích cest pacienta, aby mohl být vnitřní povrch hrtanu vystaven působení vzduchu.

Odborníci se shodují, že transplantace kompletního hrtanu upraveného pro potřeby příjemce metodami tkáňového inženýrství bude podstatně složitější než provedení transplantace prstenčité chrupavky. Přesto je počin Macchiariniho týmu považován za přelomový.

Paolo Macchiarini stál v roce 2008 v čele týmu, který provedl první transplantaci průdušky upravené podobným postupem tkáňového inženýrství. Jako zdroj extracelulární matrix posloužila průdušnice z mrtvé dárkyně. Ta byla decelularizována a následně osazena v bioreaktoru kmenovými buňkami příjemkyně. Příjemkyní transplantátu byla mladá žena, které zkolabovala průduška v důsledku zánětlivých procesů vyvolaných tuberkulózou.

Zdroj: Medical Tribune