Текст уведомления здесь

Ученые создали искусственную матку для ягнят

Американские педиатры представили «искусственную матку», в которой ягнята на очень малых сроках нормально развивались в течение месяца. Разработчики рассчитывают, что их система поможет качественно изменить практику ухода за недоношенными детьми.
Добавить в закладки
Комментарии

Система, разработанная Аланом Флэйком и его коллегами из Детского госпиталя в Филадельфии, состоит из закрытого контейнера, заполненного постоянно циркулирующим искусственным аналогом амниотической жидкости, и оксигенатора, с которым кровеносная система плода внутри устройства соединена через пуповину. Идея ученых состояла в том, чтобы, в отличие от аналогичных разработок, максимально приблизить свою «искусственную матку» по условиям и процессам, которые в ней происходят, к реальной матке.

В статье авторы заявляют, что «ягнята, с точки зрения уровня развития эквивалентные недоношенным детям на 23−24 неделе (на этом сроке шанс выживания ребенка ученые оценивают в 30—50% — прим. „Чердака“), могут пребывать в такой искусственной матке до четырех недель», развиваясь нормально. На пресс-брифинге Флэйк отметил, что срок в четыре недели был ограничен не принципиальными возможностями системы, а протоколом эксперимента. Всего ученые успешно вырастили в прототипах системы шесть ягнят.

«Все параметры развития, которые мы измеряли для этих ягнят, в норме, и этим наша разработка отличается от других подобных систем», — заявил на брифинге Флэйк.

Соавтор исследования Эмили Партридж пояснила, что в первую очередь недоношенные дети страдают от недоразвитости их легких, которым слишком рано приходится дышать воздухом, — в утробе легкие ребенка заполнены жидкостью, и разработанная учеными «искусственная матка» имитирует это состояние. Кроме того, в отличие от обычных систем ухода за недоношенными детьми она поддерживает закрытую стерильную среду, защищая плод от патогенов внешней среды.

Система работает без насоса по аналогии с реальной плацентой: сердце плода само прогоняет кровь через оксигенатор, насыщающий ее кислородом и удаляющий углекислый газ. На «переключение» недоношенного младенца, рожденного путем кесарева сечения, от материнской плаценты к устройству, по оценкам медиков, потребуется всего около полутора минут, с чем организм плода вполне справится.

Часть ягнят после нахождения в «матках» усыпили, чтобы детально изучить, как искусственная среда повлияла на развитие их мозга, легких, нервной и кровеносной систем и так далее. Оставшиеся животные и после окончания эксперимента продолжили развиваться нормально. «Мы выкормили их из бутылочек, вырастили, они достаточно хорошо развиты и, по-моему, довольно умны… Самому старшему из них сейчас около года», — сказал Флэйк. Партридж добавила, что сейчас этот молодой баран живет на ферме в Пенсильвании.

Изображение: The Children’s Hospital of Philadelphia, перевод: «Чердак»

Ягнята в исследовании использовались как проверенные модельные организмы для исследований внутриутробного развития. Одно принципиально важное для этого исследования различие между овцами и людьми состоит в том, что у нерожденных ягнят раньше созревает так называемый зародышевый, или герминальный, матрикс, очень важная и уязвимая часть мозга, в которой в процессе его развития формируются нейроны и глиальные клетки. Кровоизлияние в этой части мозга — одно из самых распространенных осложнений у сильно недоношенных детей.

Отвечая на вопрос о том, насколько их система в связи с этими обстоятельствами может быть применима для людей, Флэйк отметил, что одной из возможных причин таких кровоизлияний у младенцев считается механическая вентиляция легких, которая в их системе как раз исключена.

Другое последствие, связанное с использованием искусственных систем циркуляции крови, — образование тромбов, и здесь ученый подчеркнул, что они не зафиксировали ни одного такого случая, используя при этом минимальные дозы разжижающего кровь гепарина. В будущем более совершенные версии такой «искусственной матки», вероятно, смогут вообще обходиться без гепарина, что еще сильнее снизит риски кровоизлияний. Кроме того, ученые пока не знают, насколько кровеносные сосуды в пуповине ягнят похожи по своим свойствам на человеческие — это тоже предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.

«Конечно, нам потребуется время и дополнительные тестирования на животных, прежде чем можно будет говорить об эффективности такой системы для людей. Сейчас мы вместе с FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов — прим. „Чердака“) разрабатываем план доклинического исследования животных, которое мы рассчитываем провести в ближайшие два-три года», — сказал Флэйк. В медицинскую практику такие устройства, по его оценкам, могут попасть уже через 10 лет.

Использовать эту систему для еще более недоношенных ягнят или детей, до эквивалента 22−23 недели, скорее всего, не получится — это будет связано со слишком большими рисками для недостаточно развитого плода. Ученые предполагают, что в их системе недоношенные дети смогут развиваться до 28 недель, после которых прогнозы значительно улучшаются.

«Речь не идет о том, что недоношенные дети будут рядами висеть в мешках на стене. Мы рассчитываем, что в будущем это устройство будет похоже на обычный непрозрачный инкубатор, возможно с камерами, для того чтобы родители могли видеть, как дышит и развивается их ребенок, а он сможет слышать их голоса. Мы постараемся сделать эту систему более „дружелюбной“, в том числе для родителей, а ситуацию — менее стрессовой, чем нахождение ребенка в дискомфорте типичного инкубатора», — подчеркнул ученый.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Ранее ученые смогли смоделировать «в пробирке» часть женского менструального цикла.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Клетки, заживляющие раны, смогут расти быстрее

Группа российских ученых разработала недорогой метод ускорения роста фибробластов с помощью наночастиц диоксида церия CeO2.
Добавить в закладки
Комментарии

Одна из проблем клеточной терапии состоит в том, что некоторые типы клеток трудно и долго культивировать в лабораторных условиях. Для усиления деления клеток используют дорогостоящие препараты, что делает лечение малодоступным. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН) в Пущино под руководством Антона Попова разработали метод ускорения культивации клеток.

Объектом исследования выступили фибробласты — клетки соединительной ткани, которые играют важную роль в заживлении ран. Для активации их роста ученые использовали коллоидный раствор (золь) наночастиц диоксида церия. Раствор добавляли в питательную среду для культур первичных фибробластов, взятых у мышиных эмбрионов.

«При выращивании клеток in vitro, то есть вне организма, создаются не оптимальные условия. В условиях in vitro повышен уровень кислорода по сравнению с условиями in vivo, внутри организма. Это сказывается на метаболизме клеток: у них развивается окислительный стресс. Добавление наночастиц СеО2 снижает уровень окислительного стресса, имитируя нормальные условия роста в организме. Культура стволовых клеток начинает быстрее расти», — пояснил главную идею исследования его руководитель, младший научный сотрудник лаборатории роста клеток и тканей ИТЭБ РАН Антон Попов.

Результаты исследования по мышиным фибробластам были опубликованы еще в мае в журнале Materials Science and Engineering С. «На мышах мы впервые показали, что эти молекулярные механизмы вообще возможны», — рассказал Попов. [ ... ]

Читать полностью

Две британки родят в этом году детей «от трех родителей»

Как стало известно журналу New Scientist, как минимум две женщины уже воспользовались технологией митохондриального донорства, окончательно «легализованной» в Великобритании в конце прошлого года.
Добавить в закладки
Комментарии

В конце прошлого года Управление по оплодотворению и эмбриологии человека Великобритании (HFEA) позволило клиникам применять технологию митохондриального донорства, получив предварительное одобрение Управления в каждом отдельном случае. Как стало известно вчера журналу New Scientist, после этого репродуктивной клинике Ньюкасла (Newcastle Fertility Centre at Life) уже удалось получить разрешение HFEA на использование технологии как минимум дважды. Это значит, что в 2018 году в Британии родятся первые дети «от трех родителей».

Ученые получали разрешение HFEA для двух женщин с синдромом MERRF. Это редкое заболевание, связанное с мутациями в митохондриальных генах. У пациентов с таким диагнозом развивается сразу несколько тяжелых симптомов: митохондриальная миопатия, миоклония, эпилепсия, деменция, нарушения координации движения и нарушения слуха. Неудивительно, что подобный набор отклонений приводит к очень высокой смертности людей с синдромом MERRF. А так как митохондриальная ДНК передается только по материнской линии, для женщин наличие такого синдрома означает полную невозможность родить ребенка, не передав ему это заболевание.

Для предотвращения подобного и была придумана технология искусственного оплодотворения, известная под неофициальным названием «три родителя». Это митохондриальная заместительная терапия (mitochondrial replacement therapy, MRT), или митохондриальная донорская терапия. Суть ее заключается в том, что вместо одной яйцеклетки, как при обычном искусственном оплодотворении, берутся две: одна материнская, с синдромом MERRF, вторая донорская, здоровая. Из донорской яйцеклетки удаляется ядро и ядерная ДНК, а митохондрии остаются. В донорскую яйцеклетку подсаживают клеточное ядро, взятое из клетки матери. В результате у родившегося ребенка будет генетический материал от трех человек: митохондриальная ДНК от донора и ядерная ДНК матери и отца. Отсюда и неофициальное название митохондриальной донорской терапии — «три родителя».

Надо отметить, что вокруг этой новой и довольно революционной технологии среди ученых продолжаются споры. И пока нет единого мнения относительно ее безопасности и эффективности. Обнаружилось, что «чисто» пересадить ядерную ДНК матери в яйцеклетку донора не так-то просто и часть «плохих» материнских митохондрий при этой процедуре может остаться в яйцеклетке. Даже после всех усовершенствований технологии добиться попадания в донорскую клетку менее 2% материнских митохондрий пока не удается. А это, по словам скептически настроенных ученых, чревато самыми непредсказуемыми последствиями для здоровья ребенка. Были проведены эксперименты на клеточных культурах и на лабораторных животных, которые показали, что между митохондриями двух видов в клетке возникает конкуренция и мутантные митохондрии могут вытеснить здоровые. Но, как можно предположить, отчаявшихся иметь здоровых детей женщин несовершенство технологии вряд ли остановит. [ ... ]

Читать полностью

Биологи научились регулировать иммунный ответ макрофагов

Ученые из США, Канады, Германии и России нашли вещество, способное подавлять действие макрофагов — одной из разновидности клеток иммунной системы. Им оказался итаконат, который вырабатывают сами макрофаги. Его противовоспалительное действие можно использовать для терапии патологий, связанных с чрезмерным воспалением.
Добавить в закладки
Комментарии

Российские ученые из университета ИТМО вместе с коллегами изучали макрофагов — один из типов клеток иммунной системы, которые отвечают за устранение патогенов в организме. Они первыми прибывают на борьбу с инфекций и после перехода в активное состояние, связанного с активацией некоторых молекулярных механизмов, начинают захватывать и переваривать болезнетворные бактерии. Однако иногда макрофаги слишком увлекаются в своей работе, что приводит к чрезмерному развитию воспалительного процесса и негативным последствиям для всего организма.

Ученые изучили, как макрофаги переходят из неактивированного состояния в провоспалительное, и обнаружили, что излишнюю старательность макрофагов подавляет вещество итаконат. При этом производят его сами активизирующиеся макрофаги.

«Итаконат выставляет определенную планку для макрофагов: когда его концентрация превышает некий предел, активация макрофагов замедляется, — рассказывает Алексей Сергушичев, один из авторов статьи и аспирант университета ИТМО. — Без этого вещества воспалительный процесс увеличивался бы больше, чем требуется. В перспективе с помощью итаконата можно искусственно контролировать активацию макрофагов, а значит, сдерживать интенсивность воспаления».

Итаконат прерывает круговорот веществ в клетке макрофага для получения энергии, подавляя фермент Sdh. Изображение предоставлено пресс-службой университета ИТМО
[ ... ]
Читать полностью