Более 20 миллионов только в США «не имеют права голоса». Это пациенты с патологией вокала, вызванной поражением голосовых связок, например, в результате фиброза или рака гортани. До сегодняшнего дня они имели ограниченные варианты лечения, несмотря на то, что голос имеет важное значение для человеческого общения и нашей общественной жизни.
Группа ученых из Университета Висконсин-Мэдисон получила доказательство концепции возможной лабораторной реконструкции голосовых связок, с помощью биоинженерных тканей. Их главное достижение – новое структурное волокно, описано в статье, посвященной исследованию, в ноябрьском номере журнала Science Translational Medicine.
Из чего будут делать искусственный голос
Проблемы, стоявшие перед медиками, были очень важны, ведь голос является главным способом общения с нашими близкими, коллегами и остальным обществом. И вместе с тем, огромны и сложны, ведь искусственная ткань должна была быть в состоянии преобразовать «биомеханику» аэродинамической энергии в высокочастотные вибрации, но при этом исполнять роль своеобразного барьера для вирусов гриппа, герпеса и прочих респираторных инфекций. «Искусственные голосовые связки должны были быть изготовлены из специального материала, достаточно гибкого для вибрации, но сильного, чтобы звучать. Это очень сложная для воспроизведения система», – объясняют авторы.
Доктор Натан Welham и группа ученых, которую он возглавлял, работали с двумя различными типами клеток человека, выделенными из тканей голосовых связок, пытаясь воспроизвести функциональную слизистую оболочку. Исследователи взяли образцы ткани гортани 4 погибших людей, не болевших раком. Затем были выделены, очищены и культивированы клетки слизистой оболочки, позднее была осуществлена их сборка на коллагеновой матрице 3-D, аналогично технологиям, используемым для культивирования в лабораторных условиях клеток искусственной кожи.
Голос уже пересадили мышам
Пересадки голосовых связок, проведенные на животных, показали:
- если искусственная ткань пересаживается в естественную среду гортани, она воспроизводит действие естественного физиологического механизма, в том числе необходимые вибрации для передачи звука;
- в естественных условиях, на примере мышей, пересадка хорошо переносится иммунными структурами клеток, что является огромным «плюсом», так как исключает риск отторжения трансплантатов для большинства;
- кроме того, искусственные клетки производили те же белки, что и обычные, эти эпителиальные клетки образовывали незрелую базальную мембрану, создавая барьер на пути болезнетворных микроорганизмов и раздражающих факторов.
Конечно, структура волокон, полученная из образцов умерших пациентов, на данном этапе менее сложная, чем у зрелых голосовых связок человека, но уже получено доказательство возможности самой трансплантации, выживания и функциональности трансплантата в гортани.
