№7-8(78-79)(2018)

В середине июля Центр детской кардиологии и кардиохирургии Минздрава Украины посетил с лекцией Энтони Атала (Anthony Atala) – выдающийся ученый, практикующий хирург и самый авторитетный в мире специалист в области тканевой инженерии и клеточных технологий.

О своих исследованиях и достижениях науки в этом новом направлении рассказывал человек, который первым в мире вырастил и успешно имплантировал мочевой пузырь из собственных клеток пациента. Человек, обнаруживший новый класс неонкогенных стволовых клеток, из которых можно вырастить практически любой орган, причем сделать это с помощью печати на биопринтере. Теперь же методы Аталы получат развитие и в Украине.

«Я был болен и едва мог встать с больничной койки. Пропускал школу, не мог играть в бейсбол, хотя мечтал об этом. Меня ждал пожизненный диализ, и я даже боюсь подумать, во что бы превратилась моя жизнь, если бы это произошло», – вспоминает как страшный сон свое детство Люк Масселла. Мальчик родился с пороком развития позвоночника, и хотя он смог научиться ходить, его мочевой пузырь был сильно поврежден. К 10 годам Люк практически не выходил из больниц: из-за неправильной работы мочевого пузыря в почки мальчика стала возвращаться жидкость, врачи диагностировали необратимую патологию органа. Уролог, который занимался Люком, предложил семье Масселла принять участие в экспериментальной программе: вырастить в лаборатории новый мочевой пузырь из его же собственных клеток. Энтони Атала прооперировал парня 17 лет назад. Орган прижился и нормально функционирует до сих пор. Сейчас Люку 27 – он спортсмен с дипломом по экономике, работает в крупной выставочной компании, а профессор Атала продолжает исследования.

В Институте регенеративной медицины Уэйк Форест (Северная Каролина, США), который возглавляет ученый, сейчас работают над созданием почти всех органов и тканей, которые есть в теле человека – выращивают кожу, хрящи, кровеносные сосуды, уретру, а затем трансплантируют их пациентам. Для исключения риска отторжения ткани и органы выращивают преимущественно из собственных клеток пациентов, взятых с поврежденных участков – чтобы они сразу знали, откуда происходят. Если нет такой возможности, берут донорские стволовые клетки. Но не все, а лишь те, которые могут быстро расти и размножаться в разные типы клеток и при этом не являются онкогенными. Такие клетки Энтони Атала с коллегами более 10 лет назад обнаружили в плаценте и амниотической жидкости. Они близки по строению к эмбриональным и индуцированным клеткам, но не вызывают роста раковых опухолей, к тому же их можно извлекать, не нанося вреда плоду.

На сегодняшний день методы доктора Аталы успешно работают уже два десятка лет. Он – автор более 240 патентов, является лауреатом премии Фонда Христофора Колумба за «работу над открытием, которое окажет существенное влияние на общество» и был признан «одним из 50 ученых планеты, которые в ближайшие 10 лет изменят наш образ жизни и работы». В Украину профессор прилетел по приглашению директора Центра детской кардиологии и кардиохирургии Ильи Емца. Позже Илья Николаевич поделился, что ждал этой встречи очень долго.

Узнать больше о возможностях регенеративной медицины и перспективах внедрения новейших методов лечения в кардиохирургии от эксперта с мировым именем собрались более сотни представителей ведущих кардиоучреждений и перинатальных центров Украины, специалисты по репродуктивной медицине, врачи-генетики, врачи-биологи. Участие приняли также представители Национального олимпийского комитета, соучредитель Научного парка «КАРДИО ПЛЮС» Дмитрий Буряк, Уполномоченный Президента Украины по правам ребенка Николай Кулеба, Чрезвычайный и Полномочный Посол Туркменистана в Украине Нурберды Амунмурадов.

Форум начался с прямого включения из операционной Центра детской кардиологии и кардиохирургии: Энтони Атала наблюдает за операцией на сердце, которую проводит и комментирует директор Центра Илья Емец. Восьмилетнему мальчику осуществляют замену одной из створок клапана легочной артерии. Первую операцию ребенок перенес еще в восьмимесячном возрасте, но часть, которую про-оперировали, с годами дала аневризму и некомпетентность клапана. В будущем менять створку придется еще не раз, ведь организм будет расти, да и синтетический материал со временем деформируется и кальцифицируется. Но если бы створку сразу вырастили по методике американского ученого, она росла бы вместе с ребенком и операция была бы не нужна.

Впрочем, то, что еще сегодня кажется украинцам чем-то граничащим с фантастикой, уже через несколько лет может стать реальной медицинской практикой. Энтони Атала подчеркнул, что видит большие перспективы в сотрудничестве с Ильей Емцем и его коллегами. Подтверждением этого стал контракт, который профессор подписал с Научным парком «КАРДИО ПЛЮС». «Мы создали первый в Украине научный парк медицинского направления, который соединяет специалистов, государственное учреждение и очень высокоэффективную инвестиционную часть, – объясняет Илья Емец. – По сути это модель силиконовой долины, где высокотехнологические научные изыскания сразу приобретают форму инвес-тиционной привлекательности. Заключив контракт с Энтони Атала, мы становимся партнерами и получаем право использовать его открытия. Вторым шагом будет то, что научные сотрудники Энтони Аталы приедут к нам, а наши отправятся в Уэйк Форест, чтобы начать совместную работу по выращиванию сосудов и сердечных клапанов. Самое важное, что мы на базе государственного учреждения сможем делать продукт на его оборудовании. Неважно, где это будет территориально – в Украине или Соединенных Штатах, но это будет украино-американский продукт».

Побывав в операционной, Энтони Атала высоко оценил уровень подготовки специалистов Центра, а затем отправился в аудиторию, поприветствовал украинских коллег и начал рассказывать о своих исследованиях, наглядно объясняя и показывая, как все происходит: «Мы работаем в области регенеративной медицины и тканевой инженерии уже около 30 лет. Первой нашей задачей было научиться выращивать клетки вне организма. Тогда это было настоящим вызовом. Но сегодня специальные методы позволяют нам взять участок ткани площадью меньше половины почтовой марки и через 60 дней заполнить аналогичными клетками футбольное поле. Другой вызов заключался в том, что для создания «каркаса» будущих органов нужны особые биосовместимые материалы, которые приживаются в организме пациента, не вызывая отторжения. К тому же этот «каркас» должен иметь в точности такую же структуру, как и ткань пациента. И с этим мы также справились. Третий вызов – необходимо, чтобы имплантируемые органы и ткани интегрировались в систему человеческого тела кровеносными сосудами, так как ни один орган не работает без кровоснабжения. Поэтому мы решили использовать в качестве основы такие порис-тые биоматериалы, которые позволяют размножить и разветвить сосуды».

Одной из первых тканей, выращенных и удачно пересаженных, стала уретра. У пациента было тяжелое повреждение мочеиспускательного канала после автомобильной аварии (на рентгеновском снимке со слайда виден участок, где уретра отсутствует).

«За 6 недель до запланированной операции мы взяли небольшой фрагмент здоровой ткани уретры, разделили и размножили клетки вне организма, затем укрыли ими каркас из биосовместимого материала и имплантировали его пациенту, – вспоминалет Атала – После шести лет наблюдений мы удостоверились, что эти импланты отлично функционируют, и опубликовали результаты исследования в журнале The Lancet. Эту же стратегию применяем и к сосудам. Уретра и кровеносные сосуды – более сложные образования, чем кожа, поскольку они трубчастые и состоят из двух типов клеток: эпителиальных (внутри) и мышечных (снаружи). Выращенные в лаборатории сосуды обязательно помещаем в специальный биореактор, где те дозревают и подвергаются нагрузке, приближенной к функциям в организме. Тот же подход применяем к клапанам сердца: строим каркасы, заселяем клетками и «тренируем», чтобы они знали, как работать после имплантации. Это сценарий, который мы хотели бы реализовать здесь, в Киеве, в сотрудничестве с украинскими специалистами», – рассказывает Атала.

Следующей ступенью сложности является выращивание так называемых полых органов (например, мочевого пузыря, матки), поскольку они находятся в постоянном движении, контактируют с мозгом и должны быть интегрированы в общую систему. В этом направлении команда профессора уже проделала большой прогресс и принялась за более трудные задачи. «Сейчас мы фокусируемся на работе над более сложными органами, такими как печень или почки – они содержат в разы больше клеток на единицу объема, – рассказывает Атала. – Пока нам удается выращивать их только на основе донорских органов, взятых после смерти человека. Из такого органа мы сначала вымываем все клетки, оставляя лишь «скелет», то есть получаем орган, выглядящий как печень, имеющий форму печени, но печенью не являющийся. Затем на этот «скелет» мы наращиваем наши искусственно выращенные клетки. Такие органы еще не имплантировали человеку».

Профессор Атала также возлагает большие надежды на технологию 3D-печати тканей и органов: «Первые исследования в этом направлении мы начали еще 15 лет назад – сначала использовали бытовые струйные принтеры, написали под них программу, вместо чернил заправляли человеческие клетки разных типов, но вскоре поняли, что нужны более сложные машины. Разработка таких заняла около 14 лет. егодня мы можем напечатать кожу, хрящи, кровеносные сосуды, уретру, мочевой пузырь, которые можно пересадить человеку. На печать уходит в среднем 6-8 часов. Что же касается таких органов, как печень, почки, сердце, то пока они выращивались только в миниатюре, для печати органов в реальном размере и пересадки человеку понадобится еще много исследований…» Понадобится в США, но не в Украине. И это одна из главных причин, почему Энтони Атала так заинтересован в сотрудничестве с украинскими коллегами. «Мы можем спасать человека любыми способами, и будем правы. В Штатах такого нет, – рассказывает в приватной беседе Илья Николаевич. – Там ты сначала должен пройти экспериментальную часть на животных, а потом клиническую.

Экспериментальную часть Атала уже прошел, но клиническую – у себя на родине – пока не представляется возможным, все слишком зарегулировано. Когда он узнал, что может сделать это у нас, заинтересовался. А мне сейчас нужен продукт. Вы можете зайти в реанимацию и посмотреть, сколько там лежит бедных детей... Контракт уже подписан, и мы можем стать первыми!»