НАУКА

Новое сердце «вырастят» через десять лет

Ученые уже создают прототипы органов, которые заменят настоящие

Мир взбудоражила новость о пересадке головы. Пока только крысе и собаке, но не за горами, обещает итальянский нейрохирург Сержио КАНАВЕРО, который и провел операцию, пересадка головы человеку. Впрочем, многие биологи усомнились в достоверности данных, представленных экспериментатором, и назвали эти идеи фантастическими. Более реальная задача, по их мнению, - «выращивание» искусственных органов для трансплантации. Какие биоинженерные технологии дойдут до нуждающихся в них пациентов в ближайшие годы, «Экспресс газете» рассказал челюстно-лицевой хирург, научный сотрудник Института стволовых клеток человека Илья БОЗО.

- Создание биоинженерных органов - очень перспективное направление, которое развивается во всем мире. В России исследования активно ведутся с начала 1990-х. Есть успехи, - сообщил наш эксперт. - Как «выращивают» органы? Основных подходов два. Первый - двухэтапный: сначала создают матрикс - своего рода основу будущего органа, а затем эту структуру заселяют нужными видами клеток. Каркас органа делается из биосовместимого с организмом материала. Способов изготовления таких матриксов много. Один из них - использование донорских тканей и органов, из которых удаляют все клетки, получая «пустой» орган. Этот каркас населяют клетками пациента, характерными для будущего органа. Чтобы клетки прижились на матриксе, сформировали с ним и друг с другом единую структуру, вся эта конструкция помещается в биореактор, воссоздающий условия человеческого организма.

Второй способ создания такого матрикса - 3D-принтинг. Если говорить просто, мы берем принтер, где вместо чернил - гель с нужными видами клеток, и этим гелем печатаем предварительно смоделированную структуру органа. Разрешающая способность cовременных 3D-принтеров настолько высока, что напечатать можно все что угодно, включая сосуды и нервы на уровне микрометров. Полученной структуре тоже нужно время для «созревания» в биореакторе, чтобы все компоненты объединились в единое целое.

- То есть «производство» полноценных, действующих органов уже реальность?

- К сожалению, создать полностью функциональный орган, зарегистрированный для клинического применения и запущенный в «широкое производство», еще не удалось никому в мире. Много трудностей. При использовании 3D-принтинга остро стоит вопрос выживаемости клеток. Кроме того, напечатать все таким образом, чтобы каждая клетка была в точно заданной позиции, осталась живой, чтобы получились и сосуды, и нервы, - полдела. А вот сделать так, чтобы созданная структура стала единой и четко организованной, чтобы все клетки начали друг с другом взаимодействовать, - еще более трудная задача.

- Но я читала, что в США еще пятнадцать лет назад пациенту пересадили мочевой пузырь, он и сейчас вроде бы нормально с ним живет.

- Мочевой пузырь мальчику, у которого не было иных шансов на выздоровление, пересадил один из апологетов тканевой инженерии, профессор Энтони Атала. Для «изготовления» мочевого пузыря был создан матрикс, который заселили эпителиальными и гладкомышечными клетками, после чего поместили в биореактор. Прототип мочевого пузыря трансплантировали молодому человеку. Но даже эта технология до сих пор официально не одобрена, поэтому недоступна для пациентов вне рамок клинических исследований. То есть массово этот метод не применяется.

Тут орган в процессе «созревания»

Тут орган в процессе «созревания»

- А что уже применяется?

- Можно привести достаточно примеров, когда часть функций целого органа выполняют прототипы органов. Например, опубликовано множество работ по созданию тканеинженерных эквивалентов кости, которые замещают дефекты костей скелета у человека. Этим направлением как раз занимается исследовательская группа, в которую я вхожу.

Есть успехи с кожей: созданные лабораторией Георгия Петровича Пинаева в Институте цитологии РАН эквиваленты помогают людям с тяжелыми ожогами.

Говоря о трахее, нельзя не вспомнить исследования профессора Паоло Маккиарини и его сотрудничество с Кубанским медицинским университетом. Он провел трансплантации биоинженерной трахеи при сужениях, угрожавших жизни пациентов.

Что касается печени или почки, фрагменты минимальных размеров в лабораторных условиях способны выполнять функции настоящих органов.

Все эти прототипы необходимы для изучения заболеваний, разработки новых лекарств, а в дальнейшем они помогут создать орган, который будет трансплантирован человеку. Но это пока даже не завтрашний день. Если какая-нибудь компания напечатает, допустим, функциональную почку с сосудами и нервами, начнется долгий процесс ее регистрации. До полноценного внедрения в клиническую практику пройдет не меньше четырех-пяти лет.

- Объясните, откуда берут стволовые клетки, которые используют, создавая органы? Как быть, если человек уже взрослый и пуповинной кровью не запасся?

- Хочу уточнить: используемый в обиходе термин «стволовая клетка» - собирательное понятие. В организме есть множество различных видов стволовых клеток. Каждая из них обладает способностью бесконечно делиться и давать начало специализированным клеткам определенных тканей. К примеру, все клетки крови происходят от одного предшественника - гемопоэтической стволовой клетки. Эти клетки можно выделить из костного мозга или из пуповинной крови, если она у кого-то хранится.

 

Кроме этого, любую клетку можно перепрограммировать, заставив вернуться в исходное состояние, сходное с эмбриональной стволовой клеткой. А из нее уже сделать нужные виды клеток. Эпительные, гладкомышечные - если мы говорим о мочевом пузыре, каридомиоциты - если говорим о сердце, гепатоциты - о печени.

При создании органов чаще всего используют собственные клетки пациента, размноженные в лабораторных условиях. Это снижает вероятность отторжения.

- Со стволовыми клетками многие связывают такую страшную болезнь, как рак. Скажите честно: риск есть?

- Если брать клетки из неизвестных источников, обрабатывать, культивировать непонятным образом, можно натворить дел. Но при корректном применении разработанных технологий опасности нет. Подтверждение тому - тысячи научных исследований, в том числе клинических, экспериментальных.

- Илья, какие органы можно вырастить искусственно?

- Практически все, которые мы уже научились трансплантировать, - от относительно просто устроенных мочевого пузыря, пищевода, трахеи, костей, кожи до сложноорганизованных печени, почки, легких, даже сердца.

- А что с головой?

- Теоретически можно вырастить ткани и органы головы и объединить их в единую структуру. Но останется вопрос о головном мозге. Без него органы функционировать не будут. Лично у меня скептическое отношение к этой теме, в том числе к пересадке головы, с которой мы начали разговор. Технически пересадить голову можно, уровень развития микрохирургии и искусственных систем жизнеобеспечения позволяет «подключить» голову к сосудам и нервам тела, но вот спинной мозг на уровне шейного отдела позвоночника не срастется. А значит, голова не сможет управлять телом. Я имею в виду не только двигательную активность, но и деятельность сердца и легких, так как дыхательные и сосудодвигательные центры расположены в головном мозге. Тот, кто хочет успешно пересадить голову, сначала должен придумать, как вылечить людей, вынужденных передвигаться в инвалидных колясках.

 


 

ТОЛЬКО ФАКТЫ

 

Клетки брата спасли сестру

Шестилетняя девочка из Санкт-Петербурга, страдающая тяжелым наследственным заболеванием, выздоровела после того, как ей провели трансплантацию стволовых клеток ее младшего брата. Мальчик был зачат с помощью технологии ЭКО. Перед ее проведением «больные» эмбрионы были отсеяны, после чего маме имплантировали эмбрион, лишенный мутаций и тканесовместимый с девочкой. Когда ее братик появился на свет, стволовые клетки его пуповинной крови были собраны и помещены на хранение в Гемабанк. После чего успешно трансплантированы девочке.

Уникальную для России технологию разработал Институт стволовых клеток человека, он же организовал все этапы ее проведения. Директор ИСКЧ Артур Исаев надеется, что Минздрав включит этот метод в стандарты лечения наследственных заболеваний и он станет доступен многим семьям.

 

Родили на троих

В Мексике появился на свет первый ребенок от двух мам и папы. Мальчику уже пять месяцев, все это время медики наблюдали за его состоянием и наконец убедились, что все в порядке.

Малыш родился у семейной пары из Иордании, которая из-за редкого генетического заболевания женщины уже потеряла двоих детей. Исследователи предложили супругам применить новую репродуктивную технологию. Ядро из яйцеклетки матери изъяли, исключив пораженные гены, и пересадили в яйцеклетку здоровой женщины, где ее оплодотворили и перенесли обратно в организм матери.

 

Сахар всегда под контролем

В США одна из компаний - разработчиков медоборудования получила одобрение на производство искусственной поджелудочной железы. С помощью сенсора каждые пять минут устройство измеряет уровень сахара в крови и, если это необходимо, с помощью помпы вводит необходимую дозу инсулина. Прибор облегчит жизнь пациентам с диабетом 1 типа, которым нужно лишь фиксировать данные о приемах пищи и физических нагрузках. Предположительно прибор будет стоить $5 - 8 тысяч, не считая сенсора, который придется менять ежегодно, - он обойдется еще в несколько тысяч долларов.

Умные датчики крепятся прямо к телу

Умные датчики крепятся прямо к телу