Коли штучне серце стане реальністю зожнік
Біофізик Костянтин Агладзе про проблеми, перспективи та вартості вирощування серця та інших органів.
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 ми вже можемо. Проблема ж у тому, щоб одночасно з м'язовою тканиною виростити і судинне русло, через яке ця м'язова тканина буде забезпечуватися киснем і живильними 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.
Данко - герой третьої частини розповіді Максима Горького «Стара Ізергіль»
Це головна фундаментальне завдання, яке потрібно вирішити в першу чергу. Після можна буде приступити до вирішення наступних.
Наприклад, говорячи про перспективні імплантатах, потрібно пам'ятати, що судинне русло імплантату необхідно буде підключити до судинного русла, яке вже є в іншій частині серця реципієнта. Тобто потрібно виростити судинне русло певної анатомії.
Вирощування цілого серця з безліччю його відділів, клітин і власної провідною системою - це дуже складна багатоклітинна завдання. Точна копія людського серця може бути отримана приблизно через 7-10 років в добре оснащених лабораторіях розвинених країн.
Що стосується серцевої стінки, то, вирішивши проблему васкуляризації, імплантати, придатні для випробувань, можна буде отримати протягом 2-3 років.
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 (bypass) 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.
Через 7-10 років ця задача буде в тій чи іншій формі принципово вирішена. І тут варто сказати про те, що вирішена вона може бути нетривіальним способом. Справа в тому, що основне завдання серця - насосна. Серце - це не заліза, яка виробляє гормони, це насос. Нам потрібно, щоб кров прокачувалася і не травмувалася при прокачуванні.
Травмування крові - це якраз проблема зовнішніх насосів, які використовуються при операціях на серці. Коли їх тільки розробляли, основною складністю було те, що еритроцити та інші елементи крові цими насосами ушкоджувалися.
Сучасний розвиток матеріалів може привести до того, що буде створено механічне серце, яке можна буде підшити, щоб воно спокійно виконувало функції біологічного серця, яке дає людині природа. Це просто полімерний насос, зроблений з біосумісних матеріалів. Вже сьогодні є приклади установки допоміжного насоса для шлуночка, як правило лівого, так як саме він жене кров по великому колу.
У перспективі 5-10 років стане зрозуміло, чи варто витрачати час і сили на те, щоб вирощувати нове серце, або простіше буде поставити людині механічне серце.
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.