Энтони Атала /

Как напечатать сердце на принтере

О достижениях регенеративной медицины рассказывает человек, впервые в мире вырастивший мочевой пузырь из собственных клеток пациента

+T -
Как напечатать сердце на принтере
От редакции
Поделиться:

 В 1954 году была проведена первая операция по трансплантации органа человека. С тех пор мы многого достигли, но главная проблема осталась — нам не хватает органов и тканей.

 Люди способны к регенерации: пока мы растем и стареем, наше тело непрерывно обновляется. В каждом человеческом органе есть популяция клеток, готовая к регенерации в случае травмы. Но какие методы регенерации есть в клинической практике? Можно применять «умные» биоматериалы. Некоторые из них работают как мост, воспользовавшись которым клетки нашего тела могут зарастить повреждение. Но самый большой участок, способный зарасти самостоятельно, – около 1 сантиметра.

Если повреждены структуры большего размера, мы используем клетки из самого поврежденного органа. Мы берем маленький кусочек ткани, разбираем его на части и вынимаем отдельные клетки. Затем мы разводим эти клетки вне тела в больших количествах. И наносим их на материалы-подложки, помещая клетки в место назначения. Клетки генерируют новую ткань, а когда она сформируется, подложка рассасывается.

Например, чтобы регенерировать мышцу, мы берем клетки, размножаем их, помещаем на подложку, тренируем получившуюся мышцу на сжатие и растяжение с помощью мускульного биореактора, а затем вставляем ее в организм пациента.

Намного сложнее делать цельные органы, потому что на тот же объем требуется гораздо больше клеток. Например, пальцы собирают слоями — сначала кость, затем промежутки заполняются хрящом, а в конце добавляют мускулатуру.

Но самое сложное — сделать органы, пронизанные большим числом кровеносных сосудов, например сердце, печень или почки. Для этого существует несколько технологий. Одна из них, экспериментальная, пока еще не применяемая для лечения пациентов, использует обычный офисный принтер, но вместо чернил в нем — живые клетки. Печать двухкамерного сердца занимает минут 40, а через 4-6 часов мышечные клетки начинают сокращаться.

 Другая стратегия — донорские органы, лишенные клеток. Мы берем донорский орган, не нашедший применения, например печень, и при помощи мягких детергентов удаляем все клеточные элементы. Через две недели мы получаем остов печени из человеческого коллагена, который не вызовет отторжения. Из печени удалили все клетки, но кровеносные сосуды остались на месте. Мы берем эндотелиальные клетки пациента и вводим их внутрь сосудов. А снаружи помещаем клетки печени пациента. Таким образом можно сделать функциональную печень. Пока это эксперимент, но мы уже можем воссоздавать работающую структуру печени.

 Есть еще одна технология, которую мы используем. Мы делаем множество пластинок, например стопку пластинок с клетками почки, и скрепляем их вместе. Сотворенная нами почка работает, но она очень маленькая, нам еще предстоит сделать ее больше.

 Я рассказал вам о направлениях развития регенеративной медицины. Мы предпочитаем пользоваться умными биоматериалами: их можно просто вставить в орган, и он заживает сам. Пока это работает только на небольших участках, но со временем мы их увеличим. Если мы не можем использовать биоматериалы, то стараемся взять собственные клетки пациента, потому что они не отторгаются. По возможности мы берем клетки из самого поврежденного органа: удобнее работать с клетками, которые знают, откуда они происходят. Клетка трахеи уже знает, что она из трахеи, и нам не надо учить ее делать то, что полагается клетке трахеи. Сегодня можно получить клетки практически из любого органа человека. Для некоторых органов — сердца, печени, щитовидной железы, а также для нервной ткани — приходится брать стволовые клетки пациента. Если их нет, мы берем стволовые клетки у донора.

Наши технологии очень сложны. Для того чтобы научиться делать то, о чем я сегодня рассказывал, в нашем институте в течение 20 лет 700 исследователей проводили эксперименты. Применяя нашу технологию в клинической практике, мы должны быть абсолютно уверены, что в лаборатории все отработано до мелочей, потому что наша главная цель — не навредить.