Начались клинические испытания кожи из собственных клеток пациента

Учёные и хирурги ищут способы быстрее создать искусственные кожные покровы и уменьшить рубцы, которые часто образуются после пересадки кожи. В Мельбурнской больнице Альфреда проходят клинические испытания искусственного трансплантата кожи для людей с тяжёлыми ожогами. Завлабораторией Шива Акбарзаде рассказала журналистам издания ABC News о работе научного коллектива. Она называет свой с коллегами успех «волшебством», которое совершается в стенах клиники.


Если кратко, доктор Акбарзаде из Университета Монаша и её исследовательская группа изготавливают квадраты искусственной человеческой кожи. Специалисты уже перешли к клиническим испытаниям, чтобы проверить безопасность и эффективность искусственной кожи на людях с тяжёлыми ожогами не менее 20% поверхности тела. Вскоре добровольцы из числа пациентов прибудут в клинику, и учёные возьмут у каждого небольшой образец здоровой кожи и вырастят из него миллиарды новых клеток в лабораторных инкубаторах.

Машины-инкубаторы на лабораторных столах работают во время цикла выращивания ткани без остановки по несколько недель. Исследователи при этом ухаживают за живыми клетками, погружёнными в растворы питательных веществ, и всё это под гул вытяжного шкафа.

Затем выращенные клетки поместят на листы из прочного, но эластичного гидрогеля, размерами примерно 12×12 см, которые хирургическим путём вживят пациентам.

Пока рано говорить о долгосрочных результатах, но исследователи уже испытали последнюю версию разработанной искусственной кожи на взрослом и ребёнке. Большинство ран зажили в течение двух недель без заметных признаков раннего рубцевания.


— Акбарзаде.

Лаборатория Акбарзаде — не единственная в Австралии, где разрабатывают выращенную кожу, которая поможет быстро заживлять глубокие ожоги.

Исцеление ожога зависит от ряда факторов: состояние здоровья человека, его возраст (чем старше, тем тяжелее), а также размер и глубина поражения.

Поверхностные ожоги, первой степени, затрагивают только самый верхний слой кожи, или эпидермис. Ожоги второй степени также повреждают второй слой кожи, который называется дермой. Ожоги третьей степени, или ожоги на всю толщину кожи, — самые серьёзные. Они проникают через эпидермис и дерму до мышц, костей или жира.

Небольшие или поверхностные ожоги обычно проходят за несколько недель, а более глубокие заживают очень медленно. К тому же люди с обширными ожогами подвержены огромному риску заражения опасными микробами.

Золотым стандартом лечения самых серьёзных ожогов уже давно стала пересадка тонкого слоя кожи с неповреждённой части тела — обычно это эпидермис и часть дермы — на пострадавшее место. Вероятность отторжения собственной кожи пациента (аутотрансплантата), гораздо ниже, чем при пересадке чужих тканей. А чтобы аутотрансплантат расходовался экономичнее, растягиваясь, его можно перфорировать, то есть проделать в нём мелкие отверстия.

Но даже если аутотрансплантат помогает затянуть рану, на коже могут остаться шрамы. Такие следы влияют на жизнь человека психологически, если заметны на лице, и даже ограничивают подвижность суставов, если зарубцевавшийся ожог пришёлся на соответствующую часть тела.

Хизер Клеланд, пластический хирург в больнице Альфреда, рассказала, что при лечения ожогов и восстановлении пациентов по традиционной методике обычно берут кожу с неповреждённых участков тела, нанося дополнительную травму. Для пожилых, которые выздоравливают медленне, это может стать серьёзной проблемой. А если у человека обширные ожоги, то аутотрансплантация оказывается вообще невозможной: собственную кожу бывает попросту неоткуда взять.

Вот почему исследователи столь деятельно ищут способы обходиться без аутотрансплантации, выращивая вместо неё множество клеток кожи из очень небольшого фрагмента.

Пожалуй, самой известной клеточной терапией при ожогах стала также автралийская ReCell — технология, разработанная хирургом и специалистом по ожогам Фионой Вуд и её коллегой Мари Стоунер более 30 лет назад. Метод позволяет создавать «кожу-спрей». Для этого небольшой кусочек кожи, срезанный с пациента, помещают в ферментный коктейль, который расщепляет кожу на клетки, подобно тому, как стеновую кладку можно разобрать на отдельные кирпичи.

Затем насыщенную клетками жидкость распыляют на всю очищенную рану, и клетки начинают восстанавливать слои дермы и эпидермиса, ускоряя заживление. Распыляемая кожа может использоваться и наряду с традиционными кожными аутотрансплантатами, и отдельно при ожогах небольшой глубины. Но хирургам нужно что-то более действенное для спасения людей с ожогами во всю толщу кожи и для тех, у кого не осталось живого места, откуда можно взять аутотрансплантаты.

Именно в таких случаях наполовину искусственные кожные покровы показывают многообещающие результаты. Лаборатории по созданию выращенной кожи по всему миру используют примерно одну и ту же технологию: берут небольшой образец здоровой кожи пациента, стимулируют клетки в образце к размножению, а затем помещают их на пластичную основу для трансплантации.

Однако при этом возникает рад проблем. Первая связана с васкуляризацией. Иными словами, необходимо, чтобы кровеносные сосуды организма быстро прорастали в трансплантат и доставляли питательные вещества к клеткам внутри него.

Гидрогелевые листы из лаборатории Акбарзаде сделаны из донорских тромбоцитов. Гидрогель, богатый тромбоцитами работает, как «три в одном»: фиксирует клетки кожи на одном месте, обладает антибактериальными свойствами, а также способствует васкуляризации, то есть прорастанию в кожный трансплантат сосудов.



Другая проблема — время. Чтобы вырастить достаточное количество клеток кожи для искусственных трансплантатов, требуется от четырёх до шести недель. И это не говоря уже о соответствующих затратах на рабочую силу, то есть обслуживающих процесс лаборантов.

Пока в реакторах растут ткани из родной для пациента основы, хирурги покрывают глубокие ожоги синтетической повязкой под названием «биоразлагаемая временная матрица» или BTM в английском сокращении. Изобретение это появилось также в Австралии, в Государственном объединении научных и прикладных исследований (CSIRO) в начале 2000-х, и теперь применяется по всему миру. Об этом сказал Джо Мейтс, хирург и руководитель исследовательской группы по ожогам и реконструктивной хирургии в больнице «Конкорд» в Сиднее.


— Мейтс.

NovoSorb BTM — это биоразлагаемый пластиковый медицинский каркас, производимый дочерней компанией PolyNovo, созданной в CSIRO. BTM действует как дерма (самый глубокий слой кожи) и даёт время для создания искусственной кожи. Затем трансплантаты можно наложить непосредственно на повязку с BTM, которая со временем рассасывается.

Бронвин Дирман, главный научный сотрудник-медик в лаборатории по разработке методов лечения кожи при Королевской больнице Аделаиды, хорошо знакома с BTM. Она и её коллега Джон Гринвуд провели исследования для усовершенствования материала, разработанного в Аделаиде.

В идеале хирургам нужны большие пласты искусственной кожи, сказала Дирман. Если использовать небольшие «заплаты», они в итоге могут выглядеть на теле, как лоскутное одеяло. К тому же их гораздо дольше приживлять.

Вот почему ранее, в рамках своей докторской диссертации, она построила биореактор, способный производить кусочки культивированной композитной кожи площадью 25 кв. см. В 2018 году выращенную в лаборатории композитную кожу использовали на конечностях и груди 32-летнего мужчины, который поступил в больницу с ожогами 95% поверхности тела. Спустя годы этот пациент жив, причём обслуживает себя самостоятельно.

Доктор Дирман и её команда сейчас совершенствуют технологию обработки композитной кожи. Конечная цель коллектива — сократить использование кожных аутотрансплантатов. Возможность быстро и дёшево изготавливать кожные трансплантаты на заказ важна не только для лечения ожогов, но и для исцеления хронических ран, например, диабетических язв на ногах.



Группа специалистов по ожогам и реконструктивной хирургии в больнице «Конкорд», которые создали биобанк кожи для ускорения своих исследований, ищет способы не только быстрее размножать клетки, но и уменьшить осложнения, которые могут возникнуть при образовании рубцов. Дело в том, что в большинстве случаев при заживлении «обычных» ран длинные тонкие клетки в слое дермы сокращаются, стягивая края раны. Как только эпидермис полностью разрастается и закрывает рану, эти сокращающиеся клетки получают сигнал от соседних тканей и естественным образом отмирают.

Но при ожогах сокращающиеся клетки не получают такого сигнала и продолжают сжиматься. Так что у многих людей с ожогами остаются бугристые шрамы, называемые гипертрофическими рубцами, объяснил Джо Мейтс.

Чтобы противодействовать этому, доктор Мейтс с коллегами изучают возможность применения ботокса. Это средство могло бы снизить активность определённых клеток, ответственных за появление гипертрофических рубцов.

Существуют и другие способы ускорить заживление ожогов, например, «омоложение» клеток. Молодые стволовые клетки кожи размножаются быстрее, чем «возрастные». Так что поиск способов замедлить ход молекулярных часов помогает быстрее пересаживать искусственные трансплантаты людям, которым они нужны.

Но наибольшая часть такой работы, как и подобные проекты других лабораторий, всё ещё находится на ранних стадиях. Поэтому, несмотря на многообещающие результаты испытаний искусственной кожи, предстоит ещё долгий путь, прежде чем такие трансплантаты станут полностью неотличимы от кожи.

Интерес к лечению кожи в Австралии пропорционален заболеваемости. Вообще, согласно данным Всемирной организации здравоохранения, летальность от рака кожи в Стране кенгуру достигла 1,7% от общей смертности на континенте, что неудивительно при таком мощном ультрафиолетовом излучении. Но описанная здесь проблематика широко изучается не только в Австралии. Доктор Дирман добавила, что каждая похожая лаборатория в мире работает над созданием жизнеспособной кожи с нормальной пигментацией, волосяными фолликулами и потовыми железами.