У «листи очікування» трансплантологів в розвинених країнах світу включені десятки тисяч самих безнадійних хворих (тільки в США таких - близько 30 000). Сотням тисяч людей пересадка органів або їх частин необхідна для поліпшення здоров'я і якості життя - наприклад, щоб змінити інвалідний візок на паличку.
Відповідного донора (живого або покійного) встигає дочекатися в кращому випадку кожен десятий з тих, кому пересадка потрібна за життєвими показаннями. І навіть після вдалої операції решту життя пацієнту доведеться боротися з реакцією «трансплантат проти господаря» і приймати препарати, що пригнічують імунну систему: ідеальним донором може бути тільки однояйцевих близнюків ... або сам хворий.
Заготівлю імплантували під найширший м'яз спини пацієнта і підвели до неї м'язово-судинний пучок, з якого в тканину майбутньої кістки проросли кровоносні судини. А переклад уривка статті з журналу "Lancet" прочитайте в неадаптованих вигляді - щоб глибше відчути велич отриманого результату:
«Через 7 тижнів, після рентгенологічного контролю, була виконана реимплантация біокомпозітного комплексу в область кісткового дефекту нижньої щелепи на судинній ніжці, яка була анастомозірованной з сонною артерією і веною. Фіксація трансплантата виконувалася титановими гвинтами, краю гілок нижньої щелепи кюретіровалісь для кращого приживлення. Стан трансплантата контролювалося тривимірної комп'ютерної томографії та гамма-сцинтиграфией з технецием-99, які показали достатню мінералізацію і васкуляризацію. Основними технічними проблемами були рубцеві тканини, що утворилися після радіотерапії. Через 4 тижні після імплантації пацієнт зміг вперше за останні 9 років жувати і вживати м'яку їжу, а також був задоволений косметичним результатом ».
Можливо, зараз пацієнт ще більше задоволений косметичним результатом і вже може жувати будь-яку їжу і посміхатися на весь рот: лікарі обіцяли йому, що через рік, після того, як протез щелепи остаточно зміцніє, до нього можна буде підігнати зубні протези.
Ідеальною сировиною для виготовлення органів можуть стати індивідуальні ембріональні стовбурові клітини, отримані з допомогою терапевтичного клонування. В основі технології лежить «метод Доллі»: ядро людської яйцеклітини замінюють ядром клітини пацієнта і ударом струму стимулюють початок її поділу. Через півтори-два тижні бластоцисту - фактично ще навіть не зародок, а кулька з декількох сотень клітин - руйнують і вирощують в культурі її клітини, здатні перетворитися на будь-яку тканину, яка не буде відторгатися організмом пацієнта.
Теоретично можна ввести вийшов в результаті заміни ядра ембріон в матку сурогатної матері і отримати клону, майже ідентичного донору ядра (частки відсотка від загального числа генів містяться в мітохондріях яйцеклітини, і донор ядра отримає їх від своєї біологічної матері, а клон - від донора яйцеклітини) . Правда, на сьогоднішній день імовірність успіху такої операції на людині прагне до нуля (через особливості будови і ранніх етапів поділу яйцеклітини у приматів), але закони про заборону репродуктивного клонування на всякий випадок уже прийняті в десятках країн. За російським Федеральним законом про тимчасову заборону на клонування людини особи, винні в його порушенні, «несуть відповідальність відповідно до законодавства Російської Федерації» - яку саме, не конкретизовано. А, наприклад, у Великій Британії встановлений термін ув'язнення: до десяти років.
А поки для тканинної інженерії можна використовувати хай не ідеальний, зате надійне джерело сировини - мезенхимниє стовбурові клітини, виділені з кісткового мозку або, рідше, з жирової та інших тканин самого пацієнта.
Форму і структуру майбутнього органу визначає матриця. Для вирощування кісток і суглобів непогано підходять пористі моделі з апатитів - суміші фосфатів і інших солей кальцію. З них (але структурно орієнтованих і тому набагато більш міцних) на 2/3 складається натуральна кістка. Хороша основа для органів помягче - колагенові губки з відмитої від клітин сполучної тканини. На таких губах в Массачусетському технологічному інституті (MTI) недавно зробили модель легеневої тканини: в пористу матрицю з колагену і хондроетінсульфата помістили клітини, отримані з альвеолярних клітин щурячих ембріонів. Правда, вийшов (поки що!) Тільки грудку альвеол без кровоносних судин і бронхіол. Але можна сподіватися, що років через десять можна буде виростити якщо не легке повністю, то хоча б його сегмент, придатний для пересадки.
Колаген - основний білок сполучної тканини - у всіх тварин має однаковий склад і не викликає реакції відторгнення. Позаклітинний матрикс відповідного органу був би оптимальною основою для вирощування органів зі складною формою, що складаються з різних тканин, але відчистити від клітин цілу свинячу нирку або теляче легке, не зруйнувавши найтоншу павутину з колагену та інших білків - завдання дуже складне. Неткані губчаті матриці роблять з біоразрушаемих полімерів молочної та гліколевої кислот (вони давно застосовуються в медицині, наприклад, у вигляді шовного матеріалу або гвинтів для фіксації кісткових уламків), полілактона і багатьох інших речовин. Зокрема, одні з найбільш досліджуваних в даний час полімерів - це моноангідріди poly- [trimellitylimidoglycine-co-bis (carboxy-phenoxy) -hexane] і poly- [pyromellitylimidoalanine-co-1,6-bis (carbophenoxy) -hexane] - переведіть це на російський самі, якщо хочете. Великі перспективи і у гелеобразних матриць - в них, крім поживних речовин, можна вводити фактори росту та інші індуктори диференціювання клітин у вигляді тривимірної мозаїки, відповідній структурі майбутнього органу, а коли цей орган сформується і зміцніє, гель безслідно розсмокчеться.
При вирощуванні тканин і органів важливо забезпечити їх кровопостачання - і для поділу клітин, і для кращого приживлення в організмі протеза або графтов - заплатки з тканини. Тривимірні форми для виготовлення майбутньої мережі капілярів роблять по МЕМС-технології (технології мікроелектромеханічних систем) в формі з окису кремнію, а найкращим матеріалом для системи мікротрубок виявився полімер себаціната гліцерину. Полімери, які використовували в попередніх дослідах, годяться для експериментальних робіт, але для застосування в медицині не підходять - вони або не руйнуються в організмі, або викликають запалення після пересадки.
А найкращим біореактором для вирощування тканеінженерной конструкцій є сам пацієнт. У штучному середовищі за рахунок дифузії можна «прогодувати» шар тканини не товще часток міліметра, а в більш глибоких шарах клітини гинуть або розвиваються не в ті типи тканин, в які повинні диференціюватися під впливом створених в біореакторі умов. В області тіла з хорошим кровопостачанням зростання кровоносних судин випереджає зростання інших тканин, забезпечує їх киснем і живильними речовинами і видаляє продукти метаболізму. Матрицю майбутнього органу або графтов можна імплантувати безпосередньо на місце, але частіше її спочатку «пророщують» в підшкірно-жирової клітковини, в черевній порожнині або в товщі м'язів, а після «дозрівання» пересаджують на місце звичайними, відпрацьованими в пластичної хірургії методами. Правда, поки все це робиться в основному на тварин.
Зроблено зі стовбурових клітин
Сечових міхурів тільки в США видаляють майже 60000 на рік. Це одна зі згаданих на початку статті ситуацій, коли життєвих показань для трансплантації немає - але уявіть собі якість життя таких пацієнтів. Клінічні випробування методу вирощування біоіскусственних сечових міхурів прямо в організмі пацієнта ведуться, зокрема, в Дитячій лікарні Гарвардської медичної школи (Бостон, США). Там роблять двуслойниє «сендвічі»: на колагенову матрицю з сечового міхура або тонкої кишки тварин зовні наносять гладкі міоцити або міофібробласти, а зсередини - клітини уротелия (внутрішнього епітелію, характерного для сечостатевої системи). Їх шведські колеги з Каролінського лікарні в Стокгольмі вирощують тришарові сечові міхури, в біореакторі і без матриці: на сферичну форму наносять шар міоцитів, через тиждень - фіброластов, а потім - епітеліальний шар. Через місяць сечовий міхур - майже як справжній - готовий до пересадки.
При гіпоспадії, найчастішою вродженої аномалії розвитку статевих органів у хлопчиків, сечовипускальний канал укорочений і відкривається не там, де треба, а, в залежності від тяжкості порушення, від нижньої частини головки статевого члена до промежини. Або відкривається в потрібному місці, але виростає в півтора-два рази коротше печеристих тел. Подробиці про якість життя таких хворих уявіть самі. Операція при цьому захворюванні проводиться в кілька етапів з перервами в кілька років, і жоден з приблизно 150 розроблених хірургами способів уретропластика не є ідеальним - хоча б тому, що штучну уретру викроюють зі шкіри пацієнта, і з настанням перехідного періоду в ній виростають волосся. Нещодавно на кафедрі дитячої хірургії Московського медико-стоматологічного університету в першій фазі клінічних випробувань трьом хлопчикам з мошоночной формою гіпоспадії пересадили штучні уретри, вирощені в біореакторі на коллагеновой матриці з їх власних стовбурових клітин. Якщо і далі все піде, як задумано, повторна операція їм не знадобиться.
Плануються або розпочаті клінічні випробування по тканинної інженерії зв'язок і сухожиль (у тому числі при такої поширеної травмі, як розрив менісків колінного суглоба) і фаланг пальців (теж дуже поширена травма), по відновленню голосових зв'язок, барабанних перетинок, жовчних проток, ділянок трахеї і кишечника ...
У деяких клініках світу відновлення шкіри, рогівки, кістки і хряща тканинним трансплантатом з власних клітин пацієнта вже стає рутинною процедурою. Можливо, наймолодші з читачів побачать по теле- (або стерео?) -візору перших пацієнтів з штучно вирощеним серцем або оком. Зараз така перспектива здається хоч і віддаленою, але цілком реальною.