Розроблено функціональний біопротез яєчника

Фолікул, що знаходиться всередині штучного яєчника, позначений стрілками.

Яєчник, «надрукований» на 3D-принтері, дозволив стерильній миші справити на світ двох мишат. Про це повідомляється в новому дослідженні, опублікованому у виданні Nature Communications.

Співавтор дослідження, репродуктолог і керівник Дослідницького інституту жіночого здоров'я (Women's Health Research Institute) при Північно-Західному університеті (Northwestern University) Тереза Вудрафф (Teresa Woodruff) вже назвала "роздрукований" біопротезний яєчник "Святим Градіалем біожентивної біоїї в біодруків. На думку Вудрафф, основною метою проекту є допомога онкологічним пацієнткам, жінкам, які стали безплідними в результаті лікування раку.

Яєчники - найважливіша частина жіночої репродуктивної системи. По-перше, в них виробляються статеві гормони. По-друге, поки жінка перебуває в репродуктивному віці, саме в яєчниках раз на місяць дозрівають яйцеклітини, придатні - якщо все в порядку - до запліднення. Цей процес носить назву «овуляція» - і штучний яєчник повинен вміти його відтворювати.

Щоб вирішити це завдання, Вудрафф і її колеги за допомогою 3D-принтера створили спеціальний «каркас» з гідрогелю, матеріалу, що складається з 99% води і невеликої кількості полімеру, що надає конструкції твердість. У каркасі були зроблені невеликі отвори для розміщення фолікулів, структурних елементів яєчника.

Кожен фолікул містить один ооцит (яйцеклітину), навколо якого розташовуються клітини, що виробляють гормони. У процесі овуляції фолікул дозріває, розривається, і яйцеклітина виходить з яєчника в маточну трубу.

Крім простору для дозрівання фолікулів, у штучному яєчнику знайшлося місце для кровоносних судин, що забезпечують клітини киснем і поживними речовинами.

Під час експерименту біопротезні яєчники були «засіяні» фолікулами і поміщені всередину самок мишей, власні яєчники яких були видалені. Після спарювання кожна з піддослідних мишей народила, щонайменше, двох мишат.

За словами Вудраффа, в організмі мишей «роздруковані» яєчники перетворилися на «функціональні м'які трансплантати». Тварини-реципієнти дійсно керували розвитком тканин яєчників, оскільки наявність отворів для кровопостачання зробило каркас повноцінним біопротезом.

Зараз дослідники планують поліпшити свою розробку, причому в першу чергу вони займуться роботою над наявними в протезі отворами.

"Це перша версія біопротезного яєчника, - розповідає співавтор роботи Раміль Шах (Ramille Shah), доцент матеріалознавства та інженерії зі Школи інженерії та прикладної науки Маккорміка (McCormick School of Engineering and Applied Science), - і те, що вона почала працювати, було приємним сюрприом.

Якщо ви подивитеся на поперечний зріз штучного яєчника, ви побачите, що він містить багато отворів різного розміру і форми. Завдяки цьому в ньому можуть розміщуватися фолікули, що знаходяться на різних етапах дозрівання.

Потрібно, щоб у біопротезі могли розміститися і дрібні, і більш великі фолікули. Крім того, фолікули повинні мати можливість взаємодіяти між собою так, як вони роблять це в природних умовах: один отримує спеціальний сигнал і дозріває, а інші залишаються в "сплячому" стані ".

За словами Шах, структура звичайного яєчника набагато складніша за структуру розробленого біопротезу. Однак дослідниця сподівається максимально точно відтворити оригінал у другій версії «3D-яєчника».

Раніше вченим вже вдавалося «роздруковувати» штучні хрящі, м'язи і кістки і успішно пересаджувати їх пацієнтам. Однак спроба відтворити яєчник була проведена вперше.

На думку доктора Ентоні Атала (Anthony Atala), директора Інституту регенеративної медицини при медичному центрі Університету Вейк-Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine), який не брав участі в роботі, стратегія створення біопротезів за допомогою 3D-друку виглядає наступним чином: складні штучні тканини, розроблені вручну, відтворюються за допомогою принтера: "Друк дає можливість змінювати розміри. Крім того, вона робить процес відтворюваним, адже ви можете раз за разом роздруковувати одну і ту ж тканину з заданими параметрами. Завдяки 3D-друку забезпечується точність, клітини можна розмістити саме там, де вони потрібні. І, нарешті, автоматизація процесу створення біопротезів з часом знизить їх вартість ".

Складно сказати, коли нова технологія стане доступна пацієнтам. Автори дослідження сподіваються, що це відбудеться в найближчі п'ять років. Однак, очевидно, перші штучні яєчники, створені для людей, не будуть відтворювати овуляцію - їх єдиною функцією стане вироблення гормонів.

У мріях дослідників - створення підходу, який допоміг би дівчаткам, змушеним проходити лікування від раку ще до настання статевого дозрівання. За словами доктора Вудраффа, лікарі могли б витягувати яєчник - або його частину - до початку хіміотерапії, зберігати отримані тканини за допомогою криотехнологій, а потім повертати в організм пацієнтки вже в складі біопротезу. Відповідаючи на запитання, чому не можна просто повернути яєчник на своє місце після закінчення лікування, доктор Вудрафф пояснила: "Тканина, що оточує фолікули, може містити ракові клітини. А ми не хочемо повертати пухлину в тіло пацієнтки. Пересадка фолікулів допомогла б мінімізувати ризик рецидиву ".