Ученые впервые «напечатали» сердце
Прогнозы футурологов о том, что вскоре человеческие органы будут создавать в лабораторных условиях, становятся реальностью. 15 апреля этого года израильские ученые сообщили миру сенсационную новость. Им удалось «напечатать» человеческое сердце. Нет, оно пока не годится для пересадки, но это уже вопрос нескольких лет дальнейшей работы над поставленной задачей.
Сердечно-сосудистые заболевания остаются основной причиной смертности населения во всем мире. В настоящее время единственным способом лечения сердечной недостаточности на терминальной стадии является трансплантация сердца. Это очень трудоемкая и дорогая операция, требующая скоординированного действия многих высококвалифицированных специалистов. Основная сложность тут – поиск подходящего донора – человека, которому диагностировали смерть мозга, однако остальные его органы можно использовать для трансплантации другим пациентам.
Одна из острейших проблем трансплантологии – опасность отторжения донорского органа. Ведь иммунитет пациента воспринимает пересаженный орган в качестве чужеродного агента, от которого непременно нужно избавиться. Решение этой проблемы нашли в пожизненной иммуносупрессорной терапии. Пациент с пересаженным органом вынужден всю жизнь принимать иммунодепрессанты – препараты, подавляющие активность иммунитета. Долгое время ученые искали более безопасную и эффективную альтернативу «традиционным» методам трансплантации. И они их нашли в технологиях выращивания и программирования стволовых клеток. И если изначально это были линии клеток и отдельные ткани животных, то сейчас ученые научились «выращивать» человеческие органы. 15 апреля 2019 года – дата, которая стала поворотной в современной медицине. Группе израильских ученых под руководством профессора Таля Двира удалось напечатать сердце из стволовых клеток, взятых у человека.
Мы стали первыми в мире, кто успешно спроектировал, а затем и напечатал сердце – орган со всеми кровеносными сосудами, желудочками и камерами. Нам удалось воссоздать сложнейшую геометрию сердца, создав орган со схожими биомеханическими свойствами. Сердца, напечатаны ранее, были сделаны из синтетических и иных материалов, которые брались не у человека. Мы же сумели создать сердце из человеческих клеток, решив тем самым проблему иммунологической совместимости.
Сердце из сальника
Самое интересное в этой технологии то, что исходные клетки для выращивания сердца брали в сальнике. Это стало возможным, когда ученые сумели разработать технологию по превращению жировых клеток в стволовые.
Жировые клетки, взятые у пациента, в дальнейшем подверглись ряду манипуляций, после чего в них «обнулилась» заданная программа и они превратились в стволовые. Как известно, плюрипотентные стволовые клетки потенциально могут превратиться в любую другую специализированную клетку организма в зависимости от «обучения», которое они пройдут. В организме специализация стволовых клеток происходит автоматически и контролируется со стороны различных систем. Обеспечить такую специализацию в лабораторных условиях крайне сложно, но ученые научились делать и это. С помощью специфических манипуляций полученным клеткам задали программу, по которой они превратились в клетки сердца и сосудов.
Следующий этап – печать с помощью 3D-принтера. Израильским ученым-программистам пришлось много потрудиться над воссозданием архитектуры сердца. Ведь мало напечатать сердечную мышцу. Важно обеспечить ее кровоснабжение. А для этого нужно создать компьютерную модель, по которой 3D-принтер будет слой за слоем печать орган. Эта задача также была решена. Ученые удалось напечатать как отдельные крупные сосуды, так и васкуляризированные (пронизанные сосудами) части сердца, сформировав при этом функционирующий орган.
Что нам дает эта технология
Первое напечатанное человеческое сердце в несколько раз меньше обычного. По размеру оно походит на сердце кролика. Вторая существенная проблема состоит в том, что напечатанное сердце пока еще ведет себя не совсем как обычное сердце. Сейчас группа под руководством Таля Двира работает над тем, чтобы напечатанное сердце обладало нужной для органа сократительной способностью и автоматией. По прогнозам ученых, сформировать полноценное человеческое сердце они сумеют через несколько лет кропотливой работы. Скорее всего, этот процесс увенчается успехом, и уже спустя 10-15 лет почти в каждой профильной клинике будут стоять 3D-принтеры, которые будут печатать персонализированные сердца.
Полученное сердце из человеческих клеток – великолепная модель для тестирования лекарств. Это совершенно новый этап исследований кардиологических препаратов, который позволит разрабатывать более эффективные и безопасные лекарства для апробирования их в клинических испытаниях. Однако самые большие надежды ученых – это, естественно, решение проблемы трансплантации сердца, что станет настоящим переворотом в медицине.