Белковые трубки, пересаженные в лёгочную артерию, могут увеличиваться в длину и ширину вместе с самим сосудом.

Существуют пороки сердечно-сосудистой системы, когда из-за анатомических дефектов нарушается нормальный путь кровообращения в организме. Это может быть либо просто отсутствие нужного сосуда, который по какой-то причине не сформировался во время внутриутробного развития, либо сужение сосудистых стенок, так что кровь по суженному участку идёт с трудом либо вообще не идёт.

Разрез стенки искусственного белкового сосуда, готового к пересадке: и состоящего из коллагена и, в меньшей степени, фибрина. (Фото Zeeshan Syedain et al., Nature Communications 7, 2016.)

Искусственный сосуд перед пересадкой. (Фото University of Minnesota.)

Кусок белковой трубки, вставленный в лёгочную артерию овцы. (Фото Zeeshan Syedain et al., Nature Communications 7, 2016.)

В качестве примера можно привести случай, когда закрыт выход лёгочной артерии, по которой венозная кровь течёт от правого желудочка в лёгкие. При таком пороке, называемом атрезией лёгочной артерии, нарушен кровоток по малому кругу кровообращения (в котором кровь насыщается кислородом и отдаёт взятый из тканей углекислый газ), и смерть тут наступает в течение нескольких дней.

Другой пример – тетрада Фалло, или «синий» порок сердца, довольно сложная анатомическая аномалия, при которой происходит стеноз (сужение) сосудов, входящих и выходящих из сердца. Если вовремя сделать операцию и поставить в проблемные места искусственные сосуды, человека можно спасти, однако такие операции, к сожалению, приходится потом проделывать регулярно, ведь организм-то растёт, а искусственные сосуды – нет.

Но, возможно, в скором будущем в таких случаях можно будет ограничиваться всего одной операцией – благодаря искусственным сосудам, которые растут вместе со своим хозяином. Роберт Транквилло (Robert T. Tranquillo) и его коллеги из Миннесотского университета брали из кожи овец фибробласты – клетки соединительной ткани, синтезирующие белок коллаген, эластин и другие важные молекулы – и сажали их на трубки, сделанные из белка фибрина. Молекулы фибрина склонны полимеризоваться в нити (фибриновая сетка, как известно, образуется в реакции свёртывания крови, укрепляя тромб), и получающаяся в результате гелеобразная масса может служить хорошей подложкой для клеточной культуры. Фибробласты росли в питательной среде, которая ритмично прокачивалась через белковую трубку, где они сидели.

Пульсация жидкости имитировала ток крови, и клетки, размножаясь на фибриновой подложке и чувствуя напор жидкости, дополнительно укрепляли своё местообитание собственными белками (коллагеном и пр.), так что вся конструкция становилась ещё прочнее и эластичнее. Затем клетки удаляли, а белковые трубки вшивали в лёгочную артерию нескольким ягнятам в возрасте пяти недель от роду. (Удалить фибробласты было необходимо, так как их брали от другого животного и потому их «внешний вид» мог спровоцировать иммунитет ягнят на реакцию отторжения.) Расчёт был на то, что обжитая и модифицированная прежними клетками трубка станет хорошей приманкой для новых клеток, которые придут на неё из тканей самого ягнёнка.

Расчёт оправдался – в статье в Nature Communications авторы пишут, что искусственные фрагменты сосуда успешно обрастали клетками, которые со временем сами наращивали их по мере того, как животное росло. За год у овец не возникло никаких побочных эффектов, и, когда исследователи захотели увидеть, что произошло с пересаженными белковыми трубками, то оказалось, что они увеличились примерно на 50% в длину и ширину, и, соответственно увеличился и проходящий через них объём крови.

Нельзя сказать, что сосуды были целиком «внешними», «искусственными» – по сути, они сыграли роль затравки, которую потом достраивали собственные клетки овцы. Теперь остаётся выяснить, будут ли подобные гибридные трубки работать там, где есть анатомические дефекты, то есть будут ли клетки организма с пороком развития осваивать пересаженные сосуды, наращивая их по мере роста и взросления организма.