Поиск на сайте

 

 

Замена повреждённых внутренних органов человека на искусственные, созданные в лаборатории, ещё не обыденность, но уже не фантастика
 

В 2001 году десятилетний Люк Масселла, ныне студент одного из американских колледжей, не мог и представить, что сможет когда-либо вести нормальную жизнь. Появившись на свет с тяжелым врожденным недугом – расщеплением позвоночника (миеломенингоцеле), мальчик, кроме прочего, страдал и от неконтролируемого мочеиспускания и острой почечной недостаточности как следствия нарушений в работе мочевого пузыря.
В общем ребенка ждала незавидная судьба, если бы не экспериментальная операция, проведенная специалистами Института регенеративной (восстановительной) медицины Уэйк Форест (Северная Каролина, США).
Ученые клиники во главе с доктором Энтони Аталой создали из биоразлагаемого пластика для Люка точную сетчатую модель его мочевого пузыря. Затем, взяв образец клеток мальчика, врачи нанесли их на этот каркас и позволили им расти в специальном инкубаторе в течение почти двух месяцев, пока те не покрыли пластиковую модель полностью. Выращенный таким образом орган и был в итоге пересажен маленькому Люку.
По истечении некоторого времени организм ребенка сам завершил процесс имплантации (вживления), размыв пластик и подведя к созданному в биореакторе мочевому пузырю недостающие кровеносные сосуды, нервные окончания и т.д.
Стоит отметить, что Люк Масселла был лишь одним из семи пациентов в возрасте от 4 до 19 лет, кому в период 1999-2004 годов была проведена в клинике подобная операция. Все они на сегодняшний день чувствуют себя хорошо, обретя недоступное им ранее качество жизни.

 

Помощь близка
В настоящее время ученые Института регенеративной медицины Уэйк Форест работают с более чем 30 видами различных органов и тканей – от костей и хрящевых узлов до печени и поджелудочной железы. С точки зрения воспроизведения их в лабораторных условиях, исследователи выделяют четыре уровня сложности.
Плоские структуры, такие как кожа, выращивать легче всего, поскольку те содержат лишь один тип клеток. Воссоздание простых тубулярных систем, вроде мочеточников и кровеносных сосудов, состоящих, как правило, из двух видов клеток, обычно не представляет большой проблемы.
Полые органы (мочевой пузырь, матка, желудок и др.), чьи функции в организме не ограничиваются ролью «трубопровода», представляют собой третий уровень сложности.
И наконец, настоящим вызовом для ученых является выращивание искусственных сердца, почки, печени, поджелудочной железы, поскольку те обладают сложной трехмерной внутренней структурой, а их нормальное функционирование обеспечивается согласованной работой множества клеток различных типов.
По словам руководителя Института Уэйк Форест доктора Энтони Аталы, на сегодняшний день у себя в лабораториях они научились выращивать и имплантировать многие органы, относящиеся к первым трем категориям сложности.
Пока что официальное одобрение получили только технологии по пересадке кожи и хрящевой ткани, в то время как безопасность использования некоторых других искусственных органов (трахеи, кровеносных артерий, мочеточников, мочевого пузыря) все еще проверяется в ходе клинических испытаний.
Процесс этот не быстрый, но, по мнению Энтони Аталы, уже к 2020 году пересадка данных органов войдет в широкую врачебную практику, а еще через 30-40 лет тканевая инженерия и регенеративная медицина продвинутся вперед настолько, что мы сможем в прямом смысле обновлять те или иные части собственного организма.
 

Сердце на вырост
В настоящее время трансплантация (пересадка) внутренних органов зачастую является единственной возможностью помочь людям, чьи печень или легкие перестали нормально функционировать в результате болезни или несчастного случая.
Вместе с тем, острый дефицит донорских органов и необходимость последующего приема пациентами сильнодействующих лекарств резко ограничивают доступность и эффективность данной процедуры.
По этой причине настоящий прорыв в лечении многих болезней, по мнению некоторых ученых, наступит лишь тогда, когда мы научимся выращивать искусственные органы из собственных клеток пациентов. Для того чтобы достичь данной цели, полагают они, есть несколько путей.
Во-первых, в относительно простых случаях, как с Люком Масселлой, возможно просто создать временный пластиковый каркас того или иного органа и «обшить» его затем нужными клетками.
Так, уже знакомые нам врачи из Института Уэйк Форест с успехом использовали данную технологию для замены поврежденных в результате различных травм мочеточников у пяти детей в возрасте 9-14 лет. В 2011 году, спустя 4-6 лет после проведенных операций, ни у одного из пациентов не возникло осложнений, в то время как обычные имплантанты (протезы), применяемые в таких ситуациях, не приживаются в половине случаев.
Другой подход, разрабатываемый учеными, заключается в использовании уже готовых биологических матриц. В этом случае донорские органы, непригодные для трансплантации, обрабатывают специальными реагентами, децеллюляризируя (вымывая) весь клеточный материал, но сохраняя в неприкосновенности белковый каркас, который затем «засевается» собственными клетками пациента.
Как результат – полученный орган является биологически совместимым с иммунной системой больного и не вызывает реакции отторжения. В 2008 году группа испанских врачей во главе с профессором Паоло Маккиарини успешно пересадила молодой женщине выращенную подобным образом трахею (дыхательное горло).
В свою очередь, доктор Дорис Тейлор и ее команда из Университета Миннесоты использовали процесс децеллюляризации, чтобы создать естественный «остов» сердечной мышцы лабораторной крысы. Реколонизировав его затем в биореакторе соответствующими клетками, ученые уже на восьмой день могли наблюдать сердцебиение, однако производительность подобного искусственного сердца составила лишь 2% от работоспособности живого.
 

Принтер в операционной
Вместе с тем, хотя децеллюляризация донорских органов и оставляет нетронутой сеть кровеносных сосудов и деликатную внутреннюю структуру, контролируемое заселение полученной матрицы различными типами клеток (в почке, например, как минимум 22 вида) может представлять трудную задачу. По этой причине многие специалисты полагают, что сложно устроенные органы лучше создавать с «нуля», используя технологии трехмерной (3D) печати.
В этом случае картриджи принтера заправляются раствором соответствующих клеток и биополимера, после чего требуемая «запчасть» создается последовательно, слой за слоем, следуя заложенной компьютерной программе.
В настоящий момент ученые не способны «напечатать» подобным образом так необходимую многим людям действующую и готовую к трансплантации почку или печень. Вместе с тем, в ряде случаев ЗD-принтеры уже успешно используются в медицине. Так, например, американская компания «Эдванс керамик ресерч» разработала специальный материал Пласти Бон для протезирования и ускорения регенерации костной ткани.
Для начала, используя данные компьютерного сканирования пациента, врачи создают точную трехмерную модель поврежденных участков кости и «печатают» ее затем на специализированном ЗD-принтере из биоразлагаемого сополимера.
Для придания прочности полученный образец покрывают тонким слоем кальций-фосфатной керамики, после чего готовый костный имплантант вживляется в тело больного.
Уже через восемь недель керамическое покрытие Пласти Бона срастается с краями здоровых участков кости, а спустя полтора года имплантант распадается полностью, уступая место регенерированной костной ткани.
 

Помоги себе сам
И наконец, представьте, как было бы здорово, если бы поврежденные внутренние органы могли восстанавливаться самостоятельно, как это сейчас делает наша кожа или печень.
Основными направлениями исследований здесь является клеточная и генная терапия, а также (в меньшей степени) фармакология – поиск и разработка лекарственных средств, введение которых «включало» бы механизм регенерации тканей.
 

Александр ЛЕОНТЬЕВ



Поделитесь в соц сетях


Добавить комментарий