тканинна інженерія
Наявні ускладнення, пов'язані з протезуванням серця, диктують необхідність розробки нових методів створення штучного серця. Одним з таких методів є тканинна інженерія. Клапани, виготовлені за допомогою тканеінженерной підходу, є біосумісними, міцними, які тривалий час службовцями, не вимагають антикоагулянтної терапії, а головне, здатні до регенерації і росту разом з ростом серця реципієнта. Найбільш розвиненим напрямом тканинної інженерії клапанів серця є їх децеллюлярізація, тобто створення позаклітинного матриксу, який можна заселити клітинами-попередницями пацієнта і трансплантувати.
Ембріональні стовбурові клітини виділяються з внутрішньої клітинної маси зародка на ранній стадії, а дорослі - з різних тканин дорослого організму. Існує етична проблема, пов'язана з неминучим руйнуванням ембріона людини при отриманні ембріональних стовбурових клітин. Тому краще отримання клітин з тканини дорослого організму.
З жирової (адипозной) тканини відносно легко виділяються стовбурові клітини. З них можна виростити клітини серцевої тканини - кардіоміоцити із заданою структурою, функціонально активні, здатні до скорочення, а також нервові та шкірні клітини в залежності від мети дослідження.
В тканинної інженерії є два основних компоненти. Це клітини і середовище, в якому вони повинні рости. І не просто рідке середовище, а тривимірний простір, в якому можуть рости клітини для створення штучної тканини. Необхідний і спеціальний носій клітин, так званий матрикс.
Для створення матриксов застосовують біологічні інертні матеріали, одним з яких є колаген. В останні п'ять-шість років широкий розвиток отримало створення природних або, як їх ще називають, обесклеточних матриксов. Дослідження, проведені в великих наукових центрах США і Японії, показали, що можна взяти орган і відмити його від всіх клітин, зберігши при цьому його архітектуру. Головне - забезпечити умови, при яких приготовлений заздалегідь розчин, основним компонентом якого є детергент (мило), протікав через все живлять цей орган судини, розчиняючи мембрани клітин і залишивши лише білковий остов. Клітини, які потім прокопує зсередини, застряють в цьому вже складеному серце, створюють свої зворотні зв'язки і серце починає працювати.
Звичайно 3D друк дозволяє надрукувати матрикс або серце. Але для цього треба дати принтеру спеціальні дорогі "чорнило". Щоб він тримався, необхідно виділити або синтезувати спеціалізовані білки, в основному колаген, які створюють архітектуру будь-якого органу. У наших умовах це дуже дорога задача, легше отримати обесклеточний орган.
Теоретично все клітини будь-якого організму схожі і відрізняються лише поверхневими молекулами, які кодуються молекулами, відомими даної імунній системі. Якщо змити ці молекули разом з несучими їх клітинами, то теоретично матрикс не повинен викликати імунну реакцію організму. Але ніхто цих досліджень поки не робив.
Сьогодні існує кілька серйозних проблем, пов'язаних зі створенням складного структурного багатоклітинного органу.
Одна з основних завдань полягає в тому, щоб отримати тривимірну тканину стінки серця товщиною в палець або два. Товщина залежить від того, яка це стінка шлуночка і якого саме шлуночка, правого або лівого. Отримувати моношарів клітин і вирощувати такі тканини вже можливо. Проблема ж у тому, щоб одночасно з м'язовою тканиною виростити і судинне русло, через яке ця м'язова тканина буде забезпечуватися киснем і поживними речовинами, і будуть виводитися продукти метаболізму. Без судинного русла, без адекватного постачання клітини в товстому шарі, природно, загинуть. У тонкому шарі вони можуть харчуватися завдяки дифузії поживних речовин і кисню, а в товстому шарі дифузії вже недостатньо, і глибокі шари клітин будуть гинути. Зараз ми можемо робити близько трьох шарів серцевих клітин, які здатні вижити.
Це головна фундаментальне завдання, яке потрібно вирішити в першу чергу. Після можна буде приступити до вирішення наступних.
Сьогодні в Сполучених Штатах щодо проста операція аортокоронарного шунтування коштує від 30 до 50 тис. Доларів в залежності від клініки та складності випадку. При цій операції всього-на-всього відкривається грудна клітка, серце, ставиться шунт на пошкоджені атеросклерозом артерії. Тепер уявіть, що потрібно на стінку серця нашити цілий шматок, який попередньо потрібно виростити. Коли ці процедури будуть вже розроблені, то вартість може досягати 500 тис. Доларів.
Якщо в цілому говорити про імпортовані системах, то серце тут не найзручніший об'єкт. Розумніше просувати експерименти на печінкових або ниркових тканинах. Наприклад, смужки печінки легко виживають самі по собі і відносно легко приростають. Дати людині, у якого печінку вражена цирозом, нову частину печінки, яка могла б почати регенерувати і рости сама по собі, - це набагато більш розумне додаток сил.