Первые человеческие роговицы были 3-D напечатаны учеными тканевой инженерии Университета Ньюкасла, Великобритания. При проведении опыта применили простой 3D-биопринтер и биочернила собственной разработки.
Чернила, консистенции геля, были созданы из стволовых клеток, полученных из здоровой донорской роговицы, а также специальной кислоты (альгинат) и белка (коллаген). Полученная роговица остается достаточно жесткой, но сохраняет мягкую форму.
Печать роговицы заняла менее 10 минут. Это означает, что техника может быть использована в будущем для обеспечения неограниченного количества роговиц.
Теперь у медицины есть готовые к использованию био-чернила, содержащие стволовые клетки, позволяющие пользователям начать печатать ткани, не беспокоясь о выращивании клеток в отдельности. У данной технологии есть возможность построения роговицы в соответствии с уникальными характеристиками пациента после сканирования глаза.
Однако, трехмерные печатные роговицы должны пройти дальнейшие испытания. Для трансплантации они могут быть допущены через несколько лет.
Важность искусственных роговиц
Роговица - прозрачный слой в передней части глаза. Чтобы оставаться здоровым и прозрачным, роговица должна оставаться тонкой. Слой специализированных клеток (эндотелиальных клеток роговицы) на внутренней поверхности поддерживает влажность роговицы, «выкачивая» воду из нее. В качестве внешнего слоя человеческого глаза роговица играет важную роль в фокусировании зрения.
Однако травма, заболевание и старение могут уменьшить количество этих клеток, в результате чего роговица становится опухшей и облачной, что приводит к ухудшению зрения и слепоте.
Клетки роговицы не могут восстанавливаться или воспроизводиться. Новая роговица может быть единственным способом предотвратить слепоту пациента, но во всем мире существует нехватка донорских роговиц, а очередь для трансплантации длительная.
- Процесс трансплантации повреждает некоторые эндотелиальные клетки роговицы.
- Донорская роговица может быть отклонена иммунной системой человека.
- В последние годы этот дефицит еще более увеличился, поскольку роговицы не могут использоваться у всех, у кого была лазерная хирургия глаза.
Пересадка роговицы включает в себя операцию по удалению всей или части поврежденной роговицы, прозрачного внешнего слоя в передней части глазного яблока, и замене на здоровую донорскую ткань. Это выполняется для улучшения зрения, облегчения боли и лечения тяжелой инфекции или повреждения, например, после кислотной атаки. Одной из наиболее распространенных причин трансплантации роговицы является состояние, называемое кератоконусом, которое вызывает изменение формы роговицы.
Немногие клиники проводят трансплантацию. Только несколько клиник в мире в настоящее время способны пересаживать роговицы. Ежегодно около 100 000 человек в мире оперируются по поводу пересадки роговицы, а потребность в ней намного больше.
Ранние разработки в этой области
В 2012 году ученые из Академии Салгренского в Университете Гетеборга, Швеция, впервые успешно культивировали стволовые клетки на роговицах человека. Человеческие стволовые клетки могут быть превращены в так называемые «эпителиальные клетки» после 16-дневной культуры в лаборатории и еще 6 дней культивирования на роговице. Эпителиальные клетки поддерживают прозрачность роговицы.
В 2016 году команда исследователей из Университета Мельбурна (Австралия) вырастили клетки роговицы на специально разработанной синтетической пленке тоньше человеческого волоса, которая затем имплантируется в глаз пациента с помощью очень маленького разреза. Новые клетки восстанавливают жизненно важную водонапорную активность роговицы, так что она снова становится прозрачной. Пленка полностью биодеградирует в течение двух месяцев и не вызывает неблагоприятных иммунных реакций. Испытания на людях планировалось через год.
В 2017 году Ученые из Университета Ньюкасла, Великобритания и Калифорнийский университет разработали новый метод выращивания изогнутых человеческих роговиц из стволовых клеток, улучшающих качество и прозрачность - исключительно путем контроля поведения клеток в блюде.
По сообщениям medicalxpress.com
Вопросы и комментарии