Донорське серце очікують тисячі людей у всьому світі. Лише в США кількість таких осіб — близько 3500. Не минула ця проблема й України. За даними МОЗ, щонайменше 500 українців потребують трансплантації органу щороку.
Серце — третій найбільш необхідний для пересадки орган після нирок та печінки.
Де ж його взяти — нове і здорове серце, яке підійде людині? Адже зауважте: серце — не просто м’яз чи шматок м’яса. Цей орган складається різних клітин: кардіоміоцитів, клітин судин, нервових клітин, клітин сполучної тканини і так далі. Для того, щоб уся ця сукупність клітин працювала злагоджено та довго, вони мають бути правильно зібрані. Доріс Тейлор, яка працює у Техаському інституті серця (Х’юстон, США) та займається регенеративною медициною, здається запропонувала вихід. Її ідея досить проста та оригінальна.
Що ж вона пропонує?
Крок перший — позбутися всіх живих клітин! Дійсно, можна взяти серце, що вже відслужило, або ще краще — серце свині або якоїсь тварини, в якої цей орган анатомічно близький до людського, та “підчистити” його від усіх клітин, отримавши білковий каркас або скелет серця. Науковою мовою така процедура називається “децелюляризація”. Вона забезпечує очищення скелету від залишків антигенів, які могли би після трансплантації викликати імунну відповідь у пацієнта. Такий каркас матиме складну архітектуру та геометрію, що створена самою еволюцією!
Крок другий – посіяти життя! Тож, заселивши цей каркас клітинами, отриманими попередньо від пацієнта, можна створити справжній орган. Ця стратегія вже використовується при конструюванні трахеї чи нирок, більше того — вирощений у такий спосіб сечовий міхур навіть трансплантували пацієнту!
Такий каркас матиме складну архітектуру та геометрію, що створена самою еволюцією!
Варто зауважити: використовуючи власні клітини пацієнта, можна створити біологічно та імунологічно сумісний орган. Відтак імунна система людини не бунтуватиме після трансплантації, намагаючись знищити чуже.
Для такої інженерії можуть використовувати стовбурові клітини кісткового мозку чи жирової тканини хворої людини, яка потребує серця. Або ж — пуповинну кров (пульпу молочного зуба і так далі).
Крок третій — змусити його ідеально працювати! Навіть анатомічно досконалу конструкцію треба навчити скорочуватися і витримувати механічні навантаження. Серце має працювати синхронно, адаптуючись до фізичних навантажень, дії гормонів чи ліків. Для цього Тейлор та її колега Отт створили спеціальний біореактор — прилад, у якому вирощується серце і який імітує навантаження тиском та об’ємом на новий орган, простіше — вчить серце скорочуватись і качати кров.
Трішки “зради”. Так, Тейлор вдалось виростити у такий спосіб серце щура. Але ця історія ще далека від щасливого кінця. Бо дуже важко забезпечити васкуляризацію та іннервацію серця — тобто зробити так, щоб усі шари м’язових клітин були пронизані судинними магістралями, які живитимуть робочі клітини киснем та іншими “смаколиками”. Важко забезпечити “проростання” нервових клітин, щоб орган реагував на імпульси і працював.
Але і це ще не вся “зрада”. Наразі навіть у біореакторі складно навчити такий орган працювати і виконувати свою роботу хоча б на 50% так, як це робить справжнє серце. Наприклад, тій же Тейлор спочатку вдалось виростити орган, який лише на 2% міг забезпечити насосну функцію справжнього серця щура, пізніше така ефективність була підвищена аж до 25%.
Але, погодьтесь, це ще дуже далеко від того, що наука може запропонувати пацієнту.
Втім поки ми п’ємо каву, наука і технології не стоять на місці. Нещодавно в Університеті Тель Авіва вченим, вперше у світі вдалося надрукувати на 3Д-принтері васкуляризоване серце. Васкуляризоване означає, що у серці є мережа судин.
Більше того, воно надруковане із клітин пацієнта! Так, вчені надрукували і каркас, і робочі клітини, і судини. Серце, хоч і маленьке (приблизно таке як у кроля), але анатомічно це таки серце із судинами! Автори запевняють, що справляться і з більшим органом, та можуть адаптувати свою методику, щоб надрукувати серце розміром як у людини.
Такий прогрес, звісно, вражає, особливо якщо врахувати те, що ще зовсім недавно 3Д-принтери живими клітинами не друкували, бо ті не могли перенести високі температури або ж тиск. Втім знайшлась альтернатива — друкування клітинами у спеціальних "чорнилах".
Ставати у чергу до 3Д-принтера за серцем? Мушу розчарувати — ні, ще надто рано. Адже невідомо, наскільки таке серце функціональне, як воно працюватиме, скорочуватиметься та качатиме кров. І хоча анатомічно воно і близьке до справжнього, самі автори обережно називають його лише “подібним” до серця. Та й іннервація органу, на жаль, так і залишилась невирішеним питанням.
Серце, хоч і маленьке (приблизно таке як у кроля), але анатомічно це таки серце із судинами!
Ймовірніше за все, таке серце треба буде тренувати і вчити працювати та витримувати навантаження, так само як робить це пані Tейлор у своїх біореакторах.
Проте поява такої технології разом із досягненнями інших вчених дає додаткові інструменти лікарям. Адже хоч сьогодні ми ще не можемо виростити чи надрукувати ціле серце, та можемо вирощувати чи друкувати (кому що більше до вподоби:) окремі запчастини: клапани, судини, “латки”.
Тож з одного боку — наукові успіхи вражають, а з іншого — розумієш скільки ще треба осягнути, спробувати та винайти, щоб таке зінженероване серце застукотіло в грудях людини.
Пропонуємо вашій увазі текст про перший зафіксований на Червоній планеті марсотрус.
