Сердце выращенное на грядке

О донорских органах и стволовых клетках

Еще совсем недавно пересадка донорского органа — почки, легкого, сердца — воспринималась как нечто из области фантастики. Мир аплодировал медикам-первопроходцам, хирургам-виртуозам, которые научились спасать жизнь путем замены вышедшего из строя органа. Сегодня донорство в каком-то смысле уже вчерашний день. Нет, конечно, подобные операции по-прежнему чрезвычайно востребованы и требуют высочайшего врачебного мастерства. Но трансплантология стоит на пороге новой эры. Возможно, уже через несколько десятков лет пациентам будут пересаживать не чужие ткани, а органы, выращенные из их собственных стволовых клеток.

Мечты ученых

Задача регенеративной медицины — «починить» или заменить пораженную болезнью или травмой ткань или орган. К сожалению, донорство не может служить панацеей.

Во-первых, врачи могут помочь лишь немногим пациентам, нуждающимся в трансплантации. Причин тому множество. Это и недостаточно полная биосовместимость донора и реципиента, и непродолжительная жизнеспособность донорского органа, требующая экстренной операции, которая в силу различных обстоятельств далеко не всегда возможна. Препятствиями являются также этические и религиозные мотивы, укоренившиеся в обществе или в сознании конкретных людей...

Во-вторых, чужой орган никогда не станет организму родным — иммунная система постоянно будет стремиться изгнать «пришельца». Поэтому такие пациенты вынуждены постоянно принимать препараты, подавляющие иммунитет. С одной стороны, эти лекарства предотвращают отторжение, продлевают пациенту жизнь. С другой — ослабляют иммунную систему в целом, делают человека уязвимым для самых безобидных заболеваний.

И наконец, срок службы трансплантатов ограничен. Пересаженная почка, к примеру, работает в среднем от 7 до 17 лет, сердце — около 10.

Ученые надеются, что решением проблемы станет использование стволовых клеток. В идеале будущее представляется таким: у всех новорожденных еще в роддоме берут для заморозки пуповинную кровь — источник стволовых клеток, которые служат строительным материалом для всех тканей организма. Пуповинная кровь хранится в специальном банке. Если же случается беда — например, в результате аварии человек теряет конечность или из-за рака груди приходится ампутировать молочную железу, то ее размораживают, а из стволовых клеток выращивают утраченный орган. Расти сердца, почки, глаза, зубы и т.д. будут на специальных «грядках» — матриксах.

Удивительное — рядом

Такие матриксы, кстати, уже созданы, и с ними экспериментируют ученые ведущих лабораторий мира. Россия — не исключение. В Томском политехническом университете разработана собственная модель матрикса. Это пористая структура, внешне и на ощупь напоминающая марлю. В ее ячейках закрепляются стволовые клетки. Одна из ключевых задач состоит в том, чтобы заставить их делиться: только так на «грядке» смогут вырасти столь необходимые человечеству живые ткани различных органов. А значит, матрикс должен быть насыщен особой питательной средой. Томские ученые обнаружили, что если на матрикс нанести фосфаты кальция, из стволовых клеток образуется костная ткань. Это открытие уже применяется на практике — кальций-фосфатные покрытия наносят на импланты и спицы для аппаратов Илизарова. Новая технология обеспечивает более надежную фиксацию костных отломков и значительно сокращает вероятность отторжения импланта.

Сегодня матриксы используют без подсаженных стволовых клеток — выращивание новых органов для применения в медицине в России пока запрещено. Но и в чистом виде матрикс, имплантированный в человеческий организм, ускоряет восстановление тканей. Уже созданы матриксы для регенерации костной и хрящевой тканей, с их помощью можно сформировать мягкий искусственный сосуд или желчную протоку.

Кроме того, томские ученые считают, что матриксы должны биодеградировать. То есть их надо создавать из материалов, которые восстанавливают ткань, а затем рассасываются. Именно за такими матриксами будущее -уверены в Томском политехническом университете.

Пробы пера

Да, со стволовыми клетками ученые связывают надежды на стремительный взлет регенеративной медицины. Однако в научном сообществе существуют и вполне обоснованные опасения относительно применения на практике стволовых технологий. Работы со стволовыми клетками ведутся недавно, опыт, однозначно свидетельствующий о безопасности подобного вмешательства в человеческий организм, еще не накоплен. Нет пока полной уверенности в том, что поведение стволовых клеток удастся полностью контролировать — не исключена их трансформация в атипичные, раковые клетки.

И все же смелый эксперимент продолжается. Чем могут похвастаться ученые сегодня? Им удалось вырастить из стволовых клеток полноценные капиллярные кровеносные сосуды, клетки головного мозга, нервной системы, ткани печени, мочевой пузырь, роговицу глаза, зуб. У кардиологов свои достижения. В каркасе старого мышиного сердца было выращено новое. Была создана часть сердца человека и его клапаны! Когда стволовые технологии будут призваны на службу человечеству? Оптимисты говорят: в конце XXI века. Пессимисты утверждают, что лет через 200.

Почему пуповинная кровь является наиболее важным и перспективным источником стволовых клеток?

Их концентрация в ней в 10 раз выше, чем в костном мозге.
Стволовые клетки пуповинной крови максимально активны, так как не подвергались негативному воздействию внешней среды (инфекционные заболевания, нездоровое питание и т.д.).
Стволовые клетки пуповинной крови способны в короткий срок создать большую клеточную популяцию,
Использование собственной пуповинной крови гарантирует полную совместимость (для братьев и сестер донора совместимость пуповинной крови — около 25%).

Клетки разные нужны

Год назад в Дальневосточном федеральном университете запущен единственный в стране роботизированный комплекс для выращивания и исследования клеток. Главная задача его сотрудников — развитие регенеративной медицины в части создания аналогов живых тканей для имплантации. Одно из направлений работы комплекса — создание биосовместимых имплантируемых материалов и биоискусственных аналогов тканей для восстановления пациентов с травмами мозга. Предполагается, что имплантация в пораженный участок мозга сложнейших тканеинженерных конструкций позволит не только воссоздать его целостность, но и восстановить пострадавшие или утраченные функции. Аналоги живых тканей планируется «собирать» в лабораториях, а затем внедрять в поврежденные области. Новый роботизированный комплекс помогает исследователям оперативно испытывать действие инновационных образцов биосовместимых материалов на живых клетках, которые непрерывно культивируются роботом 24 часа в сутки и семь дней в неделю. Благодаря подобным передовым технологиям в ближайшем будущем помощь получат пациенты со сложнейшими травмами спинного и головного мозга.

Возможности «клеточной фабрики» позволяют развивать и другие научные направления: исследования генома и создание средств генной терапии, разработку лекарств и клеточных препаратов для терапии опухолей мозга, исследования иммунитета и его роли в регенеративных процессах, работы в области молекулярной онкологии и синтетической биологии.

г-та «Столетник» №7, 2015 г.