- 28,265
- 46
- 8 Ноя 2022
То, что считалось невозможным полвека, удалось благодаря напечатанной на 3D-принтере коробке.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Врачи научились пересаживать сердце, лёгкие и почки, но целый глаз до сих пор остаётся недоступным для трансплантации органом. Извлечённое глазное яблоко слишком быстро лишается кислорода, а чувствительные клетки сетчатки начинают погибать ещё до того, как хирурги успевают подготовить его к операции. И вот сюрприз: недавно экспериментальная установка всё же помогла биологам замедлить разрушение тканей и сохранить реакцию свиных глаз на свет спустя десять часов после смерти животного.
Устройство получило название Eye-in-a-Care-Box, сокращённо ECaBox. Основные детали корпуса напечатали на 3D-принтере. Внутри размещают извлечённый глаз, после чего гибкую трубку вводят в глазную артерию. Насос непрерывно подаёт в сосуды насыщенный кислородом раствор, а датчики регулируют давление и скорость потока. Искусственная циркуляция снабжает ткани кислородом и питательными веществами, которые при жизни поступают вместе с кровью.
Главное препятствие на пути к пересадке работающего глаза связано с сетчаткой. Тонкий слой нервной ткани покрывает внутреннюю поверхность задней стенки глаза и превращает свет в электрические импульсы. Затем зрительный нерв передаёт сигналы в мозг, где складывается изображение. Сложная клеточная структура сетчатки плохо переносит даже короткую остановку кровоснабжения, поэтому задержка между смертью донора и восстановлением циркуляции быстро снижает шансы сохранить орган.
Интерес к трансплантации глаза усилился после операции, проведённой в 2024 году. Мужчине, получившему тяжёлую электротравму, одновременно пересадили часть лица и левый глаз. Зрение к пациенту не вернулось, однако сосуды донорского органа вновь наполнились кровью, а сетчатка сохранила реакцию на свет. Повторное восстановление кровотока после его прекращения называют реперфузией. Операция подтвердила, что пересаженный глаз способен получать кровь и поддерживать часть клеточных функций, но не решила проблему связи с мозгом.
После операции исследователи решили проверить, можно ли поддерживать целый глаз вне организма и тем самым выиграть время для возможной трансплантации. Подобное сохранение органов называют работой ex vivo , то есть вне живого тела. Исследование пока не прошло независимое научное рецензирование, поэтому выводы предстоит подтвердить в дальнейших исследованиях.
Первые испытания провели на свиных глазах, полученных на расположенной поблизости бойне. Органы извлекали, помещали на лёд и доставляли в лабораторию не позднее чем через два с половиной часа после смерти животных. Одну часть образцов подключали к ECaBox, вторую хранили при температуре около 4°C без искусственной циркуляции жидкости.
Спустя 24 часа глаза внутри установки сохранились заметно лучше контрольных образцов. Исследователи оценивали состояние клеток и сосудов, а движение раствора наблюдали через прозрачное окно в стенке корпуса. В жидкость добавляли цветной краситель, который показывал, насколько глубоко и равномерно насос заполняет сосудистую сеть.
При правильно установленной трубке раствор циркулировал по сосудам в 90 процентах глаз. Последующее исследование тканей под микроскопом показало, что краситель проникал в крупные артерии, вены, капилляры и другие мельчайшие сосуды. Насос снабжал жидкостью глубокие участки ткани, а не только основные сосудистые каналы.
Затем исследователи проверили, сохранила ли сетчатка способность отвечать на свет. Для измерений использовали электроретинографию. Во время процедуры на глаз направляют световую вспышку, а электроды регистрируют возникающий в сетчатке электрический импульс. Метод не позволяет утверждать, что глаз видит изображение, но показывает, продолжают ли светочувствительные клетки выполнять свою часть работы.
Из 36 свиных глаз, подключённых к ECaBox, электрическую реакцию зарегистрировали у 15. В нескольких образцах сетчатка отвечала на световые вспышки спустя десять часов после смерти животного. После остановки насоса сигнал постепенно слабел и исчезал. Связь между отключением перфузии и потерей электрической активности указывает, что кислородный раствор поддерживал работу клеток.
Время подключения заметно влияло на результат. Если циркуляцию запускали более чем через пять часов после смерти, стенки сосудов повреждались значительно сильнее, чем при ранней перфузии. Статистический анализ подтвердил разницу. Повреждённая внутренняя поверхность сосудов хуже удерживает жидкость, повышает риск отёка и мешает раствору равномерно поступать к тканям.
После опытов на животных установку проверили на 12 человеческих глазах от шести посмертных доноров. Из каждой пары один глаз подключали к ECaBox, второй оставляли без перфузии. Образцы внутри устройства лучше сохраняли структуру тканей и жизнеспособность клеток, повторив результат экспериментов со свиными глазами.
Электроретинографию человеческих образцов не проводили, поэтому реакция донорской сетчатки на свет осталась неизвестной. Глаза поступали в лабораторию через шесть-десять часов после смерти. За столь длительный срок нехватка кислорода могла необратимо повредить светочувствительные клетки ещё до подключения к установке, но отдельный опыт для проверки подобной зависимости авторы не выполняли.
Количество человеческих образцов ограничили этические и практические причины. После смерти донора врачи обычно извлекают роговицу, прозрачную переднюю оболочку глаза. Пересадка роговицы давно применяется при её помутнении и повреждении, поэтому доступные донорские ткани в первую очередь направляют пациентам. Для экспериментов с целым глазным яблоком остаётся значительно меньше материала.
Разработчики рассчитывают сократить задержку с помощью переносной операционной. Компактное оборудование позволит извлекать глаз и подключать его сосуды к насосу рядом с донором, не дожидаясь перевозки в лабораторию. Эксперименты показали, что каждый лишний час снижает сохранность сосудистой сети, а после пяти часов повреждения становятся значительно серьёзнее.
Поддержать сетчатку, однако, недостаточно для возвращения зрения. Электрические импульсы должны пройти от глаза к мозгу по зрительному нерву. Во время трансплантации нервные волокна приходится перерезать, а медицина пока не умеет правильно соединять миллионы тонких отростков с нужными участками мозга. Даже небольшие ошибки нарушат передачу информации и не позволят человеку воспринимать цельное изображение.
Поэтому первое практическое применение ECaBox, вероятно, будет связано не с пересадкой глаза, а с изучением заболеваний сетчатки. Большинство лабораторных экспериментов проводят на мышах, однако в их глазах отсутствует макула, центральная область сетчатки, которая отвечает за чтение, распознавание лиц и различение мелких деталей.
Макула сильнее всего страдает при возрастной макулярной дегенерации, распространённой причине необратимой потери центрального зрения. У крупных животных есть сходная область сетчатки, но эксперименты на живых особях сложнее организовать и труднее обосновать с этической точки зрения. Глаза, полученные после смерти и подключённые к ECaBox, позволят наблюдать за изменениями в тканях и проверять действие лекарств без проведения процедур на живых животных.
Следующие опыты должны показать, насколько долго установка способна поддерживать разные клетки глаза и сохраняется ли электрическая активность человеческой сетчатки при быстром подключении. Для полноценной трансплантации потребуется отдельно решить проблему зрительного нерва, однако ECaBox уже позволяет дольше изучать живую нервную ткань в целом глазном яблоке.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Врачи научились пересаживать сердце, лёгкие и почки, но целый глаз до сих пор остаётся недоступным для трансплантации органом. Извлечённое глазное яблоко слишком быстро лишается кислорода, а чувствительные клетки сетчатки начинают погибать ещё до того, как хирурги успевают подготовить его к операции. И вот сюрприз: недавно экспериментальная установка всё же помогла биологам замедлить разрушение тканей и сохранить реакцию свиных глаз на свет спустя десять часов после смерти животного.
Устройство получило название Eye-in-a-Care-Box, сокращённо ECaBox. Основные детали корпуса напечатали на 3D-принтере. Внутри размещают извлечённый глаз, после чего гибкую трубку вводят в глазную артерию. Насос непрерывно подаёт в сосуды насыщенный кислородом раствор, а датчики регулируют давление и скорость потока. Искусственная циркуляция снабжает ткани кислородом и питательными веществами, которые при жизни поступают вместе с кровью.
Главное препятствие на пути к пересадке работающего глаза связано с сетчаткой. Тонкий слой нервной ткани покрывает внутреннюю поверхность задней стенки глаза и превращает свет в электрические импульсы. Затем зрительный нерв передаёт сигналы в мозг, где складывается изображение. Сложная клеточная структура сетчатки плохо переносит даже короткую остановку кровоснабжения, поэтому задержка между смертью донора и восстановлением циркуляции быстро снижает шансы сохранить орган.
Интерес к трансплантации глаза усилился после операции, проведённой в 2024 году. Мужчине, получившему тяжёлую электротравму, одновременно пересадили часть лица и левый глаз. Зрение к пациенту не вернулось, однако сосуды донорского органа вновь наполнились кровью, а сетчатка сохранила реакцию на свет. Повторное восстановление кровотока после его прекращения называют реперфузией. Операция подтвердила, что пересаженный глаз способен получать кровь и поддерживать часть клеточных функций, но не решила проблему связи с мозгом.
После операции исследователи решили проверить, можно ли поддерживать целый глаз вне организма и тем самым выиграть время для возможной трансплантации. Подобное сохранение органов называют работой ex vivo , то есть вне живого тела. Исследование пока не прошло независимое научное рецензирование, поэтому выводы предстоит подтвердить в дальнейших исследованиях.
Первые испытания провели на свиных глазах, полученных на расположенной поблизости бойне. Органы извлекали, помещали на лёд и доставляли в лабораторию не позднее чем через два с половиной часа после смерти животных. Одну часть образцов подключали к ECaBox, вторую хранили при температуре около 4°C без искусственной циркуляции жидкости.
Спустя 24 часа глаза внутри установки сохранились заметно лучше контрольных образцов. Исследователи оценивали состояние клеток и сосудов, а движение раствора наблюдали через прозрачное окно в стенке корпуса. В жидкость добавляли цветной краситель, который показывал, насколько глубоко и равномерно насос заполняет сосудистую сеть.
При правильно установленной трубке раствор циркулировал по сосудам в 90 процентах глаз. Последующее исследование тканей под микроскопом показало, что краситель проникал в крупные артерии, вены, капилляры и другие мельчайшие сосуды. Насос снабжал жидкостью глубокие участки ткани, а не только основные сосудистые каналы.
Затем исследователи проверили, сохранила ли сетчатка способность отвечать на свет. Для измерений использовали электроретинографию. Во время процедуры на глаз направляют световую вспышку, а электроды регистрируют возникающий в сетчатке электрический импульс. Метод не позволяет утверждать, что глаз видит изображение, но показывает, продолжают ли светочувствительные клетки выполнять свою часть работы.
Из 36 свиных глаз, подключённых к ECaBox, электрическую реакцию зарегистрировали у 15. В нескольких образцах сетчатка отвечала на световые вспышки спустя десять часов после смерти животного. После остановки насоса сигнал постепенно слабел и исчезал. Связь между отключением перфузии и потерей электрической активности указывает, что кислородный раствор поддерживал работу клеток.
Время подключения заметно влияло на результат. Если циркуляцию запускали более чем через пять часов после смерти, стенки сосудов повреждались значительно сильнее, чем при ранней перфузии. Статистический анализ подтвердил разницу. Повреждённая внутренняя поверхность сосудов хуже удерживает жидкость, повышает риск отёка и мешает раствору равномерно поступать к тканям.
После опытов на животных установку проверили на 12 человеческих глазах от шести посмертных доноров. Из каждой пары один глаз подключали к ECaBox, второй оставляли без перфузии. Образцы внутри устройства лучше сохраняли структуру тканей и жизнеспособность клеток, повторив результат экспериментов со свиными глазами.
Электроретинографию человеческих образцов не проводили, поэтому реакция донорской сетчатки на свет осталась неизвестной. Глаза поступали в лабораторию через шесть-десять часов после смерти. За столь длительный срок нехватка кислорода могла необратимо повредить светочувствительные клетки ещё до подключения к установке, но отдельный опыт для проверки подобной зависимости авторы не выполняли.
Количество человеческих образцов ограничили этические и практические причины. После смерти донора врачи обычно извлекают роговицу, прозрачную переднюю оболочку глаза. Пересадка роговицы давно применяется при её помутнении и повреждении, поэтому доступные донорские ткани в первую очередь направляют пациентам. Для экспериментов с целым глазным яблоком остаётся значительно меньше материала.
Разработчики рассчитывают сократить задержку с помощью переносной операционной. Компактное оборудование позволит извлекать глаз и подключать его сосуды к насосу рядом с донором, не дожидаясь перевозки в лабораторию. Эксперименты показали, что каждый лишний час снижает сохранность сосудистой сети, а после пяти часов повреждения становятся значительно серьёзнее.
Поддержать сетчатку, однако, недостаточно для возвращения зрения. Электрические импульсы должны пройти от глаза к мозгу по зрительному нерву. Во время трансплантации нервные волокна приходится перерезать, а медицина пока не умеет правильно соединять миллионы тонких отростков с нужными участками мозга. Даже небольшие ошибки нарушат передачу информации и не позволят человеку воспринимать цельное изображение.
Поэтому первое практическое применение ECaBox, вероятно, будет связано не с пересадкой глаза, а с изучением заболеваний сетчатки. Большинство лабораторных экспериментов проводят на мышах, однако в их глазах отсутствует макула, центральная область сетчатки, которая отвечает за чтение, распознавание лиц и различение мелких деталей.
Макула сильнее всего страдает при возрастной макулярной дегенерации, распространённой причине необратимой потери центрального зрения. У крупных животных есть сходная область сетчатки, но эксперименты на живых особях сложнее организовать и труднее обосновать с этической точки зрения. Глаза, полученные после смерти и подключённые к ECaBox, позволят наблюдать за изменениями в тканях и проверять действие лекарств без проведения процедур на живых животных.
Следующие опыты должны показать, насколько долго установка способна поддерживать разные клетки глаза и сохраняется ли электрическая активность человеческой сетчатки при быстром подключении. Для полноценной трансплантации потребуется отдельно решить проблему зрительного нерва, однако ECaBox уже позволяет дольше изучать живую нервную ткань в целом глазном яблоке.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
