Можно ли вырастить нос

Потянувшись к лотку из нержавейки, Франсиско Фернандес-Авилес приподнимает серую упругую массу размером с крупный кулак. Это сердце, извлеченное из человеческого трупа и обработанное химикатами, чтобы можно было удалить его часть, оставив так называемый каркас. По словам доктора Авилеса, теперь это сердце предстоит оживить.

Группа ученых под руководством Авилеса работает в мадридской больнице «Грегорио Мараньон» и проводит исследования в области биоинженерии. Поиск методов выращивания органов в лабораторных условиях вызван, в частности, нехваткой донорского материала. Кроме того, пациентам, которым пересаживают такие органы, не придется всю оставшуюся жизнь принимать сильнодействующие препараты, препятствующие отторжению. Ведь материал для пересадки будет выращен из собственных клеток пациента.

С тех пор как в 1996 году лаборатория в Уинстон-Сейлеме (Северная Каролина) создала стенку мочевого пузыря, ученые начали воспроизводить все более сложные органы. Британский ученый Алекс Сейфалиан сумел пересадить искусственно созданные слезные канальцы и одну артерию. Его последнее достижение – искусственный нос, который к концу года будет пересажен 53-летнему британцу, лишившемуся этого органа из-за рака кожи.

Большая часть человеческих органов сохраняет свою форму благодаря внутреннему коллагеновому каркасу. Ученые пытаются создать материал, которым можно было бы его заменить. Это должно быть вещество, достаточно прочное и гибкое и в то же время не отторгаемое организмом. Другой путь – взять орган, отмыть каркас от клеток и на него посадить стволовые клетки, которые можно извлечь из костного мозга, жировой и других тканей, – это базовый строительный материал для любого органа. В случае с выращиванием носа стволовые клетки были извлечены из жировой ткани пациента и добавлены к каркасу вместе с веществами, отвечающими за рост клеток, и веществами, способствующими их дифференциации, то есть превращению стволовых в клетки определенной ткани. Стволовые клетки «заселили» каркас и постепенно дифференцировались в хрящ. Но не хватало кожи.

Сначала Сейфалиан хотел пересадить новый нос под кожу лба, которая, по его расчету, должна была покрыть пересаженный орган. Но пациент отказался: будущий нос оставался бы у него на лбу в течение нескольких недель или даже месяцев. Тогда Сейфалиан выбрал менее заметное место – и в ноябре прошлого года вживил его в руку. Сейчас ученые следят за тем, чтобы на будущем носу правильным образом формировались кровеносные сосуды, кожа и хрящи. Если все пойдет как надо, хирурги извлекут нос из руки и пересадят его на лицо. По словам Сейфалиана, возможно, новый нос позволит пациенту чувствовать запахи, но основная его функция – косметическая.

Помимо носа доктор Сейфалиан выращивает части сердечно-сосудистой системы. Он говорит, что настанет время, когда врачи смогут выращивать биоматериалы, необходимые для шунтирования, а не брать их из организма пациента. В этом году в рамках клинических испытаний Сейфалиан планирует также пересадить пациенту искусственно выращенную коронарную артерию сердца. Кроме того, вместе с коллегами он работает над выращиванием гортани, ушей и желчных протоков.

Если воссоздание носа станет большим достижением, то искусственно выращенное сердце будет историческим прорывом. Осуществить его пытается группа доктора Авилеса. В 2009 году с ним связалась Дорис Тейлор из Университета Миннесоты, которой к тому моменту уже удалось в лабораторных условиях вырастить действующее сердце крысы. Она использовала не искусственный, а коллагеновый каркас настоящего сердца, лишенный всех клеток. По ее мнению, таким же образом следует выращивать и человеческое сердце.

Вырастить сердце сложнее, чем, например, трахею: в этом органе несколько типов клеток, в том числе отвечающих за биение, формирование кровеносных сосудов и передачу электрических сигналов. Долгое время ученые не знали, каким образом на нужном месте возникают клетки нужного типа. Эту проблему решила доктор Тейлор. По ее словам, когда в 2010 году она имплантировала стволовые клетки в каркас сердца, то они как будто сами поняли, как им дифференцироваться. «Они невероятным образом сами распределились, – говорит Тейлор, которая сейчас работает в Техасском институте сердца, но регулярно приезжает в Мадрид для участия в экспериментах. – Удивительно, что сам каркас может служить клеткам подсказкой. Возможно, нам и не надо слишком вмешиваться в этот процесс».

Сердце человека развивается в утробе, где его клетки получают необходимое количество кислорода и питательных веществ. В лаборатории этот процесс имитируется в биореакторе. Сердце человека каждую минуту прокачивает больше трех литров крови. Биореактор будет устроен таким образом, чтобы через выращиваемый орган проходил такой же объем жидкости, но в более щадящем режиме, чтобы не повредить его клетки.

Когда пять лет назад доктор Тейлор создала искусственное сердце, биться его заставил кардиостимулятор. «Электрические сигналы не возникают сами собой, мы тоже будем использовать кардиостимулятор», – говорит доктор Авилес. По словам Авилеса, действующее сердце он рассчитывает получить в лаборатории через пять-шесть лет, но о пересадках в силу законодательных и прочих ограничений можно будет говорить лет через десять. Сейчас мадридская лаборатория делает только первые шаги. «Мы открыли дверь, мы показали, что это возможно. Это больше не фантастика – это наука», – заверяет Тейлор.

(WSJ, 22.03.2013, перевод Сергея Петрова)