Трансплантация органов включает трансплантацию органов от доноров в качестве средства лечения заболеваний или травм, но существует нехватка органов, доступных для донорства, по сравнению со спросом на трансплантацию органов. Исследования, связанные с трансплантацией органов животных (ксенотрансплантация), продолжаются, учитывая их потенциал для преодоления этих проблем. Сердечные клапаны и роговица свиней, в частности, используются для лечения, включающего ксенотрансплантацию, из-за отсутствия туберкулеза и СПИДа, которые могут появиться при трансплантации органов от шимпанзе или обезьян; Свиньи также имеют преимущество в низкой стоимости из-за массового производства.
Тем не менее, реакция иммунного отторжения, которая разрушает трансплантированную ткань, может возникнуть в организме человека после ксенотрансплантации. Предпринимаются попытки преодолеть эту проблему путем разведения свиней специально для целей ксенотрансплантации путем генетического манипулирования различными факторами, вызывающими иммунное отторжение. Однако такая разработка была отложена из-за ограничений в методах, используемых для проверки пригодности разработанных органов свиньи для человеческого организма .
Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что исследовательская группа под руководством Янгми Юнга из Исследовательского центра биоматериалов совместно с исследовательской группой под руководством Дже-Сока Янга, профессора Центра трансплантации органов Сеульского национального университета, осуществила разработал биоискусственный кровеносный сосуд. Этот кровеносный сосуд имитирует функцию и свойства кровеносных сосудов человека , чтобы проверить успешность ксенотрансплантации, наряду с сосудистой платформой кровообращения, которая воспроизводит систему кровообращения человека.
Система моделирования системы кровообращения ex vivo с использованием искусственных кровеносных сосудов. Предоставлено: Корейский институт науки и технологий (KIST).
Обычно реакция иммунного отторжения, которая возникает после трансплантации искусственного органа или медицинского устройства, включает сгустки крови и закупорку сосудов, вызванные свертыванием крови, когда кровеносные сосуды органа и реципиента соединены. Это когда определяется успех трансплантации. В настоящее время невозможно заранее узнать, будет ли трансплантация успешной при трансплантации органа человеку или животному-реципиенту. В частности, нет другого способа исследовать свертываемость крови, кроме как в среде, похожей на кровеносный сосуд, по которому кровь действительно течет.
Чтобы проверить наличие свертывания крови перед трансплантацией, Юнг разработал искусственный кровеносный сосуд, используя простой процесс заливки жидкого гидрогеля в трубчатую форму, сделанную из коллагена и фибрина, основных компонентов кровеносных сосудов, а затем позволяя ему затвердеть при 37 градусах Цельсия с последующим сжатием. Это обеспечивает циркуляцию крови, как в условиях фактического кровотока и артериального давления. В то время как структура существующих искусственных кровеносных сосудов требует культивирования сосудистых эндотелиальных клеток в течение от семи до 21 дня, этот новый искусственный кровеносный сосуд позволяет производить кровеносные сосуды менее чем за три дня благодаря стабильному прикреплению эндотелиальных клеток сосудов. Этот метод, применяемый в качестве аналитического инструмента, значительно сокращает продолжительность экспериментов.
Платформа искусственного кровеносного сосуда, разработанная исследовательской группой Юнга, была протестирована в экспериментах in vitro и in vivo с использованием моделей на животных. Исследовательская группа культивировала генетически модифицированные эндотелиальные клетки сосудов свиней на эндотелии сосудистой платформы для создания искусственного кровеносного сосуда свиньи, после чего проводился тест на циркуляцию крови человека через кровеносный сосуд in vitro. Также был проведен эксперимент in vivo с использованием моделей мышей с трансплантированными кровеносными сосудами свиньи для моделирования иммунного ответа человека. После оценки реакций иммунного отторжения, наблюдаемых как в экспериментах in vivo, так и in vitro, было продемонстрировано, что образец кровеносного сосуда, разработанный исследовательской группой с использованием специально сконструированного гена, эффективно подавлял острое иммунное отторжение.
По словам Юнга, «платформа искусственных кровеносных сосудов не только структурно похожа на настоящие кровеносные сосуды, но также имитирует физические и биологические свойства кровеносных сосудов, создавая микросреду, аналогичную кровеносной системе человека», и может «использоваться в качестве доклинический инструмент для скрининга новых лекарств и иммунотерапевтических агентов в корпорациях и больницах, демонстрирующий их коммерческую полезность ».
