В современной медицине уже давно научились делать искусственные сосуды. Проблема в том, что эти аналоги далеко не совершенны: в них образуются тромбы, они отторгаются, зарастают и к тому же имеют очень недолгий срок службы. Решением этой проблемы занимаются исследователи Национального медицинского исследовательского центра им. Е.Н. Мешалкина и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН — они создают сосудистые протезы с уже заранее включенными в них клетками пациента или лекарствами. 

«Несмотря на бурное развитие эндоваскулярных технологий, остаётся большая группа больных, имеющих поражения сосудов, которые не могут быть пролечены существующими стентами», — рассказывает руководитель центра сосудистой хирургии НМИЦ им. Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Андрей Анатольевич Карпенко. 

Эндоваскулярная хирургиия  —  это способ лечения кровеносных сосудов с помощью хирургического вмешательства под контролем методов лучевой визуализации. Главной особенностью метода является то, что операция производятся без разрезов, вместо них делаются небольшие проколы в стенках сосудов. Через них врачи устанавливают в пораженных сосудах пациента специальные стенты, которые расширяют изнутри внутрисосудистый просвет и обеспечивают проток крови.

Поражения в сосудах таких пациентов либо слишком длинные (свыше 5—7 см), либо очень кальцинированные — твердые, как камень, что делает попытки расширения сосудов невозможными. Кроме этого стенты имеют ограниченный срок проходимости, поэтому практически у всех пациентов через некоторое возникает необходимость повторной операции. Возобновить проходимость стента получается не всегда. В отдельных позициях, например, на бедре, он восстанавливается всего у трети больных, а повторная проходимость сохраняется меньше чем у половины из них в течение года. И тогда встаёт вопрос о замене сосуда.

 

Андрей Карпенко

 

Во всех перечисленных случаях Всемирная организация здравоохранения рекомендует проводить открытые операции, при которых осуществляются различные манипуляции с веной, по ней пускают артериальный кровоток в обход поражённых сосудов. В одних случаях клапаны в ней разрушаются  специальными устройствами, и она остаётся в своем ложе. В других вена выделяется, переворачивается, чтобы клапаны прижались к стенке и не мешали кровотоку, и вшивается в ту же позицию. Однако и этоти методы не всегда возможны. У большого числа пациентов нужная вена либо используется в качестве сосуда для аортокоронарного шунтирования, либо вообще оказывается непригодной — имеет малый диаметр или рассыпной тип строения. К тому же пациент может страдать варикозной болезнью, что также исключает возможность подобных манипуляций.  Поэтому встаёт вопрос разработки сосудистых протезов. 

На сегодняшний день на рынке существует два типа протезов — вязаные (они делаются из полиэстера или дакрона) и те, которые льются из политетрафторэтилена. Они хорошо себя зарекомендовали в позиции на уровне таза, но практически не работают при использовании ниже колена, а также имеют ограниченный срок службы. 

Исследователи НМИЦ им. Е.Н. Мешалкина стали разрабатывать новые протезы. Когда они обратились с этой задачей в Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН,  то узнали, что там создаются протезы малого диаметра методом электроспиннинга.

Сосудистые протезы, подобно капроновым колготкам, вяжутся на специальных вязальных машинах. Электроспиннинг  подразумевает немного другую технологию, когда протез «набирается» при помощи нити, которая создаётся в электрическом поле.

«Эта технология на сегодняшний день является трендовой.  Дело в том, что при помощи электроспиннинга  несколько хаотично укладываются волокна, из которых формируется структура протеза, и среди них очень хорошо фиксируются клетки как из окружающего ложа сосуда, так и из кровотока. Считается, что если использовать этот протез в качестве бионеразлагаемой матрицы, в нем происходит естественное клеточное наполнение. Клетки формируют межклеточный матрикс, и этот протез лучше подвергается неоэндотелиализации (по новому покрывается эндотелиями), а также в нем повышается уровень тромборезистентности», — говорит исследователь.

Дело в том, что последняя обусловлена именно клеточным составом — когда эндотелиоциты оседают на стенках сосудов, они выделяют ряд веществ, которые блокируют локальное тромбообразование. На литых протезах из политетрафторэтилена клетки задержаться не могут, поскольку соскальзывают. Протезы из дакрона, наоборот, очень проницаемые, в них образуется слишком много фибрина, из-за чего идёт вторично-воспалительная реакция, провоцирующая создание фиброзной ткани и зарастание «сосуда». Здесь важно найти баланс — над этой непростой задачей бьются во многих лабораториях мира.

 

Операция на сосудах 

 

При протезировании сосудов есть две больших проблемы: тромбообразование и гиперплазия интимы, когда клетки продуцируют слишком много межклеточного матрикса, и за счёт этого бляшки начинают прогрессивно расти, и просвет зарастает.

«У нас проведено три работы. Сначала для создания протезов мы попробовали применять биоразлагаемые полимеры. Оказалось, они обеспечивают формирование неоэпителия, но к тому моменту, когда начинает проявляться биодеградация полимеров, часть этих клеток отваливается и смывается в системный кровоток. Затем мы сделали ряд работ, в которых показали, что можно брать клетки из миокарда человека (например, во время операции на сердце), выделять из них эндотелии и гладкомышечные клетки и сажать на полимерную матрицу, полученную электроспиннингом. Третья технология гибридная: полимеры с уже предзаселенными клетками вшиваются лабораторным животным. Оказываются, такие протезы способны до шести месяцев жить и нарабатывать межклеточный матрикс, — рассказывает Андрей Анатольевич. — То есть это уже вариант подхода к персонализированной медицине. Если больному делается ряд операций, например, на сердце, то, как вариант, можно забирать эти клетки, делать сосудистый трансплантат и использовать уже его для периферической реконструкции». 

Исследователи изготовили протезы из двух типов биостабильных полимеров и наполнили их антикоагулянтом, который некоторое время блокирует свертывание крови на поверхности полимеров. На сегодняшний день завершилась серия экспериментов с такими протезами, полученные результаты обрабатываются.

В другом проекте НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина поставлена задача улучшить результаты стентирования. Идея состоит в следующем: нанести на металлический каркас стента тканеинженерное покрытие, чтобы поместить среди полимерного волокна цитостатик — препарат, который блокирует мейоз клеток и препятствует их делению. Изначально цитостатики применялись для лечения онкологии, а потом стали широко использоваться для профилактики неоэндотелиализации на стентах. Дело в том, что когда цитостатик просто наносится на балки стента, он имеет только локальное действие в месте соприкосновения стента с сосудистой стенкой, то есть полностью всю поверхность не охватывает. 

«Мы пошли немного дальше: разработали технологию создания покрытия на стенте, также из полимера, в состав которого включили цитостатик. Эта серия работ у нас сейчас близка к завершению. Дальше будет ясно, срабатывает ли это покрытие или нет, и насколько оно улучшает тромборезистентность, — говори Андрей Карпенко.  — Оба эти исследования перекликаются. На сегодняшний день сосудистые протезы фактически не имеют лекарственных наполнений. Предпринимались попытки включения в состав протеза солей гепарина, но  это не показало своего преимущества перед обычными протезами. Посмотрим, что получится у нас. Необходимо, чтобы новые протезы служили дольше, чем уже существующие. Если срок их функционирования удастся продлить хотя бы на год, это уже можно считать определённой победой».  

Диана Хомякова

Фото: автора (1), предоставлено НМИЦ им. академика Е. Н. Мешалкина (2)

Источники

Сибирские ученые создают сосудистые протезы нового типа
Наука в Сибири (sbras.info), 19/04/2018
Сибирские ученые создают сосудистые протезы нового типа
АНО Модернизация (i-russia.ru), 19/04/2018
В Сибири разрабатывают протезы сосудов с клетками пациентов и лекарствами
Вести.ru, 20/04/2018
Самодельные бионические руки и протезы суставов из пластика изобрели ученые СВФУ
News.Ykt.Ru, 21/04/2018
Стартапы сети наноцентров создали первый в мире аддитивный протез для дикой птицы
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 21/04/2018
Стартапы сети наноцентров создали первый в мире аддитивный протез для дикой птицы
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 21/04/2018
Стартапы сети наноцентров создали первый в мире аддитивный протез для дикой птицы
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 21/04/2018
В Сибири разрабатывают протезы сосудов с клетками пациентов и лекарствами
Elentur (elentur.com.ua), 21/04/2018
В Сибири разрабатывают протезы сосудов с клетками пациентов и лекарствами
U-news24.com, 21/04/2018
В Сибири разрабатывают протезы сосудов с клетками пациентов и лекарствами
Poliksal.ru, 21/04/2018
В Сибири разрабатывают протезы сосудов с клетками пациентов и лекарствами
Glob-news.ru, 21/04/2018
Протезирование сосудов
ИА ИНВУР (invur.ru), 23/04/2018
Сибирские медики создали искусственные кровеносные сосуды с помощью электроспиннинга
Чердак (chrdk.ru), 23/04/2018
Сибирские медики создали искусственные кровеносные сосуды с помощью электроспиннинга
D3 (d3.ru), 24/04/2018
Сибирские медики создали искусственные кровеносные сосуды с помощью электроспиннинга
News2 (news2.ru), 24/04/2018

Похожие новости

  • 13/03/2018

    Иркутские химики сделали серьезный шаг в борьбе с вирусом гриппа

    Сотрудники Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского Сибирского отделения РАН синтезировали вещество, защищающее от вируса гриппа, в том числе H1N1, более известного как свиной грипп. По информации пресс-службы ИНЦ СО РАН, старший научный сотрудник группы фармацевтической разработки института Яна Костыро сообщила, что разработка вещества началась в 2013 году.
    212
  • 12/10/2017

    ИХБФМ СО РАН примет участие в реализации стратегического проекта АлтГУ

     10 октября делегация Алтайского государственного университета во главе с ректором Сергеем Валентиновичем Землюковым с рабочим визитом посетила Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук.
    623
  • 04/03/2016

    Ольга Лаврик: политический кризис - не помеха для взаимодействия ученых

    ​За большой вклад в укрепление научного сотрудничества между Россией и Францией  заведующей лабораторией Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН члену-корреспонденту РАН, профессору Ольге Ивановне Лаврик  было присвоено звание кавалера ордена Академических пальм.
    1684
  • 06/12/2017

    АлтГУ разрабатывает инновационные лекарственные препараты в рамках стратегического проекта

    ​Алтайский государственный университет активно реализует стратегический проект по внедрению инновационных методов получения и использования лекарственного сырья природного происхождения и лекарственных средств на его основе.
    498
  • 16/08/2016

    Новые открытия и находки российско-германской ботанической экспедиции

    ​В начале августа 2016 года состоялась очередная совместная Российско-германская экспедиция, организованная Южно-Сибирским ботаническим садом АлтГУ под руководством профессора А.И. Шмакова.   На этот раз внимание ботаников было обращено к флоре территории Восточного Казахстана как части Алтайской горной страны.
    1340
  • 26/08/2016

    ИХБФМ СО РАН расширяет исследование альтернативы антибиотиков

    ​Институт химической биологии и фундаментальной медицины договорился о сотрудничестве с ЦНМТ для изучения эффективности лечения инфекций естественными врагами бактерий. Ученые совместно с Железнодорожной больницей уже три года успешно лечат при помощи бактериофагов тяжелые случае язв на ногах, которые возникают при диабете.
    2076
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    1933
  • 31/01/2018

    В Новосибирской области идет разработка проекта по созданию биофармацевтического научно-инжинирингового центра

    ​Новосибирская область может стать одним из ведущих федеральных центров по развитию науки и инжиниринга в области биотехнологий — территорией, привлекательной для инвестиций в биотехнологическую индустрию.
    339
  • 01/08/2017

    На конференции «Биотехнология — медицине будущего» обсудили здоровый образ жизни

    ​"Сжигание жира в Новосибирске за 3 дня", "Ученые скрывали секрет похудения!", "Огуречный рассол - убийца лишнего веса". Подобные заголовки в интернете характерны для шарлатанского спама.
    812
  • 05/07/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция по высокопроизводительному секвенированию в геномике

    ​​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН представили новые методы, использующие NGS секвенирование, уникальные для нашей страны, на II Всероссийской конференции "Высокопроизводительное секвенирование в геномике", прошедшей в новосибирском Академгородке.
    910