Напечатайте мне сердце

ХРУПКИЙ, НО УМНЫЙ

Человек, конечно, венец творения, но очень хрупкий. Его одолевают болезни, ломают травмы, у него отказывают органы. С регенерацией тоже не ахти, менее высокоорганизованные существа дают «венцу» сто очков форы. Зато люди придумали много способов поменять поломанные «запчасти». Давно поставлена на поток замена органов на донорские. Первые успешные операции по трансплантации сердца, почек, печени провели более полувека назад. Причем для пересадки органов, кажется, нет уже почти никаких преград: в 2017 году может пройти кажущаяся фантастической по сложности операция по трансплантации человеческой головы.

Однако на пути развития трансплантологии стоят две извечные проблемы. Во-первых,  доступность донорского органа. Ведь для того, чтобы больной получил, например,  новое сердце, кто-то должен умереть. Причем во цвете лет – сердце должно быть не только целым, но и здоровым. Вторая проблема еще острее: иммунная система воспринимает донорские органы как нечто враждебное и начинает атаковать новую «запчасть».  Конечно, обе проблемы – решаемы. Но  медики давно мечтают о том, чтобы избавиться от обеих проблем радикальным способом. Например, получить возможность пересаживать пациенту его собственные органы. Только новые.

БЫСТРЕЕ, ЧЕМ КРОЛИКИ

Надо сказать, что некий запас по регенерации у человеческого организма все-таки есть. К примеру, если отрубить кончик пальца (с костью!), но оставить кусочек ногтя, в итоге палец отрастет снова. За такие чудеса отвечают стволовые клетки, хранилище которых есть в основании ногтя. Из этих самых стволовых клеток получаются все дифференцированные клетки организма – от нейронов до адипоцитов. Так почему бы это не использовать?

В 1999 году американский уролог Энтони Атала сделал важный шаг по пути создания «запасных органов». Он сумел вырастить из стволовых клеток новые мочевые пузыри и успешно их пересадить семи пациентам. Интересно, что доктор не сразу сообщил об успехе, а выждал почти семь лет, и лишь в 2006 году доложил об отдаленных эффектах операций. Все прошло гладко, все пациенты Аталы чувствуют себя хорошо.  В настоящее время технология американца проходит финальные стадии клинических испытаний и сертификации для повсеместного применения, а сам Энтони занялся выращиванием других органов. Несколько лет назад сообщалось, что ему удалось вырастить пещеристые тела и пересадить их… Как вы думаете, кому? Правильно, кроликам!

Однако для выращивания органов из стволовых клеток есть некоторые препятствия. Например, мочевой пузырь – это весьма простой орган. Там всего два типа ткани – гладкая мускулатура и слизистая оболочка. В более сложных органах, типа почки или печени, типов клеток гораздо больше. К тому же, выращивание того же мочевого пузырь занимает около шести недель. У пациента может просто не быть этого времени.

ОТПРАВИТЬ НА ПЕЧАТЬ

И вот тут на помощь может прийти еще одно изобретение человечества: 3D-принтеры. В самом деле, если мы можем печатать пластиком или стеклом, то почему мы не можем печатать клетками?

Идея сравнительно проста: из стволовых клеток пациента мы готовим «набор», необходимый для изготовления того или иного органа, затем берем «бумагу» – гидрогель, формируем капли чернил – клеточные сфероиды – и послойно печатаем нужный орган. Сфероиды слипаются и образуют ткань.

Однако нужно понимать, что если просто напечатать орган из функциональных клеток, он очень быстро умрет – сами по себе клетки не будут получать кислород из крови. Поэтому органы нужно печатать сразу с сетью кровеносных сосудов. Это очень усложняет работу, требует и более сложной конструкции биопринтера,  и специальных расчетов того, как правильно печатать сеть сосудов внутри органа.

Кстати, в  области 3D-печати органов Россия – в числе лидеров. Важнейший  шаг в этом направлении сделали наши соотечественники весной этого года. Команде из компании «3D-Биопринтинг солюшнс» удалось напечатать функционирующую щитовидную железу мыши. Что важно – уже с сосудами и капиллярами. Теперь дело за проверкой этой щитовидной железы в организме живой мыши, и можно приступать к печати щитовидной железы человека. Любопытный факт: в 2013 году, когда лаборатория только создавалась, ее руководитель Владимир Миронов обещал напечатать почку к 2030 году.  Сейчас определенный им срок сильно сократился.

НО ТОЛЬКО НЕ МОЗГ

На биопринтерах уже сумели напечатать кожу, хрящи, сегменты сосудов, микрофрагменты ткани печени из трех типов клеток.  Во всем мире идут работы по биопринтингу самых сложных органов – почки, печени, сердца. Впрочем,  это не означает, что «обычным» выращиванием органов совсем перестали заниматься. Постоянно появляются новости, что удалось вырастить то крошечные человеческие желудки, то микроскопическое бьющееся сердце. Возможно, эти технологии удастся соединить для большей эффективности производства человеческих «запчастей». В целом за последние полтора десятка лет регенеративная медицина очень далеко продвинулась. Так что в будущем мы сможем при необходимости заменить себе любой орган на новый. Кроме мозга, который придется беречь и тренировать всю жизнь.