Прошедший июнь оказался очень плодотворным для авангардной биологии — передовые, но пока экспериментальные методы дали новые обнадеживающие результаты как на животных, так и на человеке. Новый импульс получили исследования, связанные с выращиванием отдельных органов и тканей человеческого тела. Будущий человек представляется своего рода пазлом, фрагменты которого — продукт той или иной технологии. Кое-что можно смоделировать на заказ уже сейчас.
Что уже делается на человеке
1. Восстановление зрения с помощью генной терапии. В испытаниях, которые провели исследователи Лондонского университетского колледжа, участвовали несколько молодых людей с генетическим нарушением функции глазной сетчатки (врожденным амаврозом Лебера). Их прогрессирующая слепота вызвана неспособностью сетчатки улавливать свет. Способов лечения этого заболевания в настоящее время нет. Генно-терапевтический подход заключается во внесении здоровой копии гена непосредственно в клетки сетчатки. Восстановление светочувствительности этих клеток будет означать восстановление зрения. Испытаниям на людях предшествовали недавние успешные опыты на животных, в частности на собаках с точно таким же генетическим заболеванием. Их зрение в результате генной терапии восстановилось настолько, что они стали без труда находить выход из лабиринта, на что прежде были неспособны.
2. Выращивание зубов. Пациенту делают инъекцию стволовых клеток, и на месте отсутствующего зуба прорезывается новый. Клинических испытаний этого метода пока не было, лечение проводится в частных кабинетах по информированному согласию больного.
3. Выращивание мелких сосудов и фрагментов крупных сосудов (артерий). Сосуды необходимы в лечении самых разных заболеваний сердечно-сосудистой системы. В настоящее время ежегодно проводятся тысячи операций, при которых сосуды берут из одной части тела и пересаживают в другую. Создание сосудов в лаборатории позволяет значительно упростить процедуру.
4. Укрепление сердечной мышцы с помощью стволовых клеток (ограниченные клинические испытания).
5. Выращивание кожных лоскутов. Они необходимы прежде всего для лечения ожогов — в настоящее время для их выращивания в основном используют донорский материал. Британская компания Intercytex только что сообщила о лабораторном способе выращивания кожи на основе матриц из фибрина — белка, являющегося конечным продуктом свертывания крови, который присутствует в заживающих ранах. К нему добавляют фибробласты — клетки, которые организм использует для синтеза новой ткани. В процессе, воспроизводящем образование новой кожи из этих компонентов, выделяется еще один белок — коллаген, который придает матрице большую устойчивость. В ходе ограниченных клинических испытаний исследователи вырезали овальный лоскут кожи с предплечья шести здоровых добровольцев и на это место пересадили выращенную в лаборатории кожу. Через 28 дней раны зажили, шрамы практически отсутствовали.
6. Выращивание уретры (мочеиспускательного канала) для мужчин с врожденным дефектом, при котором этот трубчатый элемент мочеполовой системы оказывается укороченным и открывается не там, где надо. Как сообщает интернет-журнал «Коммерческая биотехнология», недавно на кафедре детской хирургии Московского медико-стоматологического университета в первой фазе клинических испытаний трем мальчикам с такой аномалией пересадили искусственные уретры, выращенные в биореакторе на коллагеновой матрице из их собственных стволовых клеток.
7. Выращивание мочевого пузыря. Искусственный мочевой пузырь в экспериментальном порядке получили пока что 7 пациентов с врожденными дефектами развития этого органа, которые не только доставляют неприятности в виде недержания мочи, но и чреваты развитием болезней почек. Разработчики искусственного мочевого пузыря — американские ученые из Института регенеративной медицины университета Уэйк Форест. По описанию метода в журнале The Lancet, сначала создается объемный каркас в форме мочевого пузыря и на него слой за слоем «высеиваются» клетки мочевого пузыря самого пациента и клетки его мышечной ткани. Затем заготовку помещают в термостат-инкубатор, где клетки размножаются. Орган, готовый к имплантации, поучается спустя несколько недель.
8. Восстановление костей с использованием стволовых клеток (ограниченная практика). Доктор Ганс-Петер Говальдт из немецкого университета Юстуса Либига в Гиссене восстановил при помощи стволовых клеток, извлеченных из жировой ткани, кости черепа у семилетней девочки, получившей серьезную травму головы и вынужденной поэтому защищать мозг от повреждений специальным шлемом. В ходе операции по восстановлению черепа кусочки костей девочки были соединены со стволовыми клетками. В результате стволовые клетки превратились в клетки, наращивающие костную массу. Спустя несколько недель девочка уже ходила без шлема.
9. Восстановление хрящевой ткани таким же способом — на уровне лабораторной разработки в Университетском колледже Дублина. Для получения хрящевой ткани стволовые клетки заселяются в биоактивный деградируемый гель, который позволяет вырастить трехмерный кусочек хряща необходимой формы и размера. В настоящее время ученые работают с коровьими стволовыми клетками, но в ближайшем будущем намерены перейти к человеческим. И только после этого можно будет говорить о клинической практике. В замене хрящевой ткани нуждаются больные остеоартритом коленного сустава, коих в мире более 30 миллионов человек. Самым эффективным способом лечения на сегодняшний день является трансплантация собственных хрящевых клеток пациента, но он не лишен недостатков, которые позволит обойти тканевая инженерия.
10. Увеличение молочных желез с помощью стволовых клеток (метод опробован на 40 пациентках).
Некоторое время назад один китайский юноша обратился к пластическому хирургу с просьбой сделать ему острые торчащие уши, как у стартрековского Спока, и, не вняв доводам врача о бессмысленности такой операции, все-таки их получил. Особого изыска в этой косметической технологии не было — рутинная пластика, но других желающих обзавестись такими же ушными раковинами не нашлось. Более востребованным может оказаться метод, направленный на увеличение женской груди инъекциями стволовых клеток. Он имеет преимущества по сравнению с некогда завоевавшими популярность силиконовыми имплантатами, а также способом наращивания объема молочной железы подсадками жировой ткани. Например, есть мнение, что грудь, увеличенная благодаря разрастанию стволовых клеток и снабженная при этом кровеносными сосудами (метод разработан недавно в Токийском университете), выглядит и ощущается естественнее. По прогнозу японских экспериментаторов, разрабатываемая процедура может войти в косметическую практику уже через 5 лет.
Уникальный и серьезно улучшивший жизнь человека биоинженерный опыт был проведен в августе 2004 года в университетской клинике города Киля (Германия). 56-летнему мужчине, у которого по медицинским показаниям была удалена большая часть нижней челюсти (на протяжении 9 лет он мог есть только жидкую пищу), по трехмерной компьютерной модели из его же собственного костного материала и смеси определенного белка и костного мозга в биореакторе на титановой матрице вырастили новую челюсть, вставили в нее зубы, и после некоторых дополнительных манипуляций с этим изделием в теле пациента трансплантат был внедрен в нужное место. Через месяц после этого мужчина впервые за многие годы съел полноценный ужин, сообщил журнал The Lancet.
Результаты биомедицинских исследований, опубликованных за один только последний месяц, представляют яркий калейдоскоп мишеней передовой науки в человеческом организме.
В Бристольском университете 60 пациентам со стенокардией в ходе операции шунтирования1 укрепили сердечную мышцу с помощью стволовых клеток из костного мозга самих больных. В результате была восстановлена необходимая для нормальной перекачки крови эластичность мышечной ткани, утраченная вследствие болезни.
В Нью-Йоркском пресвитерианском госпитале проведены клинические испытания генной терапии болезни Паркинсона — в головной мозг 12 пациентов внесен ген важного регулятора передачи нервных импульсов. С момента процедуры прошел год, и сейчас сообщается об улучшении их состояния — уменьшились непроизвольное дрожание конечностей (тремор), мышечная ригидность, нарушения координации и речи, а также проблемы с передвижением.
Японскому доктору Тацуо Мацунага с помощью стволовых клеток удалось залатать поврежденный участок во внутреннем ухе крыс и вернуть грызунам слух. От каких-либо прогнозов по поводу начала клинических испытаний этого метода его авторы воздерживаются. Однако подчеркивают, что клеточная терапия, направленная на восстановление органа слуха, — это «мощная стратегия лечения глухоты, неподвластной нынешней терапии».
Мыши с умственной отсталостью (специально выведенная линия, которая моделирует человеческое слабоумие, вызванное определенной генетической поломкой) показали обнадеживающие результаты в плане генной терапии этого дефекта. В Массачусетском технологическом институте получена гибридная особь с нормальными способностями к обучению. Любителям научной фантастики этот случай может напомнить мини-шедевр Дэниела Киза «Цветы для Элджернона». Элджернон — это подопытный мышонок, которого ученые сначала сделали очень умным, а потом ничего не смогли сделать для того, чтобы остановить стремительную деградацию способностей животного. Но рассказ этот был написан в 1959 году, и какой именно процедуре была подвергнута мышь, автору в то время придумать было трудно. Ведь Нобелевскую премию за открытие структуры главной генетической молекулы — ДНК — присудили только спустя три года.
И, наконец, самая главная новость месяца. Один из открывателей двойной спирали ДНК, нобелевский лауреат 1962 года Джеймс Уотсон получил в подарок свой расшифрованный геном, и теперь он узнает о своих генах все, что захочет. Но 79-летний ученый сразу попросил не сообщать ему о статусе гена, который предопределяет развитие болезни Альцгеймера. Она прослеживается в родословной Уотсона и пока что радикальным образом не лечится. Хотя американские исследователи под руководством известного нейробиолога Марка Тужински из Калифорнийского университета Сан-Диего четыре года назад провели операцию по внесению в головной мозг нескольких пациентов генов, продукты которых способствуют росту нервных клеток. Два года назад они сообщили о наблюдаемых признаках замедления развития болезни у этих людей.
Что делается на животных и может быть со временем адаптировано для человеческого организма
1. Выращивание в биореакторе глазного яблока.
2. Выращивание волосяных фолликулов с помощью стволовых клеток.
3. Выращивание голосовых связок.
4. Выращивание почек в биореакторе.
5. Выращивание сердечной мышцы.
____________________________
1 Шунтирование (аортокоронарное) — хирургическое вмешательство, в результате которого восстанавливается кровоток сердца ниже места сужения сосуда. При этой хирургической манипуляции вокруг места сужения создают другой путь для кровотока к той части сердца, которая не снабжалась кровью.
