На счастье лапу: конечности больным животным заменят новые импланты
Ученые придумали, как спасти конечности домашних животных при остеосаркоме. Обычно при сильном опухолевом поражении им грозит ампутация лап, однако российские специалисты нашли способ минимизировать вред для организма питомца и при этом полностью сохранить его двигательную активность. Научная группа подготовила и провела несколько успешных операций по спасению конечностей кошкам с раком костей. Лапы больным животным заменили пористыми имплантами, которые напечатали на 3D-принтере. Их заселили собственными клетками животного для ускорения заживления. В ближайшее время ученые намерены провести ряд таких уникальных операций и более крупным домашним животным — например, собакам.
У кошки не боли, у собаки не боли
Если у человека поражен какой-то участок кости, то хирургические манипуляции стараются свести к минимуму для сохранения здоровых тканей. Самый радикальный метод лечения — ампутацию — до последнего стараются не рассматривать. Люди проходят интенсивную терапию, им вживляются самые современные импланты. К сожалению, ветеринария пока заметно отстает: зачастую гораздо проще, быстрее и дешевле ампутировать пораженную конечность или, при более благоприятной ситуации, установить несложный имплантат, который все равно будет плохо приживаться в силу своего качества и высокой подвижности животного.
Однако на самом деле минимизировать вред для организма питомца и при этом полностью сохранить его двигательную активность можно, и это доказывает совместная работа коллектива малого инновационного предприятия «Биомиметикс», действующего в НИТУ «МИСиС», ученых НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина и московских ветеринаров. Как пояснил «Известиям» научный сотрудник Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» Федор Сенатов, группа исследователей подготовила и провела уже несколько успешных операций по спасению конечностей домашних животных, больных остеосаркомой.
— В дальнейшем мы хотели бы пробовать создавать типовые имплантаты для тех случаев, когда требуется срочное хирургическое вмешательство. Кроме того, нам было бы интересно работать над созданием имплантатов для домашних животных более крупного размера, — отметил ученый.
Хвостатые пациенты
Первым пациентом, которому провели высококтехнологичную операцию, стал кот Лапуня с 6-сантиметровым злокачественным поражением передней левой лапы. Специалисты разработали клеточно-инженерная конструкцию: гибридный имплантат из пористого сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), титановый каркас которого напечатали на 3D-принтере. Затем ученые лаборатории клеточного иммунитета НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина заселили имплант клетками, выделенными из костного мозга самого пациента, для ускорения вживления. Уже через две недели имплантат прижился, животное смогло передвигаться самостоятельно.
Кот Лапуня после операции
Следующая операция была проведена домашней кошке Черри. Ее передняя лапа была поражена 5-сантиметровой остеосаркомой. Как рассказал Федор Сенатов, кошке внедрили имплант, пористый СВМПЭ в центре которого имитировал губчатую кость. Сверху наносился армирующий титановый сплав, а затем слой сплошного СВМПЭ. Специалисты НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина выделили из крови животного отдельные компоненты для пропитки сердцевины имплантата и ускорения его приживления.
В обоих случаях структура имплантата, как и методы его дополнительной обработки, подбирались индивидуально, в зависимости от особенностей организма.
Высокотехнологичная забота
Проектирование, производство и обработка имплантата для такой операции занимает в среднем 7–14 дней. По словам ученых, у таких имплантатов есть сразу несколько преимуществ: во-первых, их структура почти или полностью имитирует реальную структуру кости, что позволяет нагрузке распределяться равномерно, а также формировать пространство для роста клеток. Во-вторых, дополнительное заселение имплантата клетками четвероногого пациента ускоряет регенерацию. В-третьих, по себестоимости такой имплантат ниже существующих аналогов.
Такие операции — это первые шаги к созданию протезов, где наряду с синтетической составляющей будет использован естественный биоматериал пациентов, уверен руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ (вуза участника программы «5-100») Павел Волчков.
— Это существенный шаг, так как сейчас в качестве имплантатов используют искусственные суставы и данные операции дают множество побочных эффектов. Исследования НИТУ «МИСиС» позволили напечатать на 3D-принтере псевдокостную полимерную основу из титанового сплава, но при этом пористую, таким образом появилась возможность интегрировать аутологичные (собственные) клетки животного, что в теории позволяет значительно снизить процесс отторжения и воспаления, — уверен ученый.
Однако описанная методика имеет и ряд недостатков, считает ведущий инженер Российско-китайской лаборатории «Функциональные материалы» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Павел Вопиловский.
— Использование донорского материала в имплантах может не только замедлить заживление в послеоперационный период, но и подвергает риску развития метастазов в зоне, где идут воспалительные процессы, — предостерегает эксперт.
В ближайшее время ученые планируют начать проводить операции с использованием выскотехнологичных имплантов не только кошкам, но и собакам.
