Вчені виростять нове серце зі стовбурових клітин пацієнта
Джулія Гані спеціально дляForbes.kz поспілкувалася зпрофесоромПаоло Маккіаріні, який ось уже 6 років успішно займається трансплантацією людських органів, вирощених із стовбурових клітин пацієнта у лабораторії.
Що передбачали фантасти та пророки
Останні 5 років дослідні лабораторії по всьому світу активно займаються вирощуванням нових людських органів із стовбурових клітин пацієнтів. ЗМІ рясніють повідомленнями про створені в лабораторних умовах вуха, хрящі, судини, шкіру і навіть статеві органи. Схоже, незабаром виробництво людських «запчастин» набуде промислових масштабів, і настане передбачена фантастами «ера постлюдини». Ера, яка поставить кожного перед дилемою: продовжити собі життя чи померти та залишитися безсмертним у генах нащадків.
Футурологи пророкували до появи «постлюдини» створення «транслюдини». Зовсім непомітно мільйони землян уже стали «транслюдьми»: це «діти з пробірок», люди з імплантами зубів та донорськими органами. Коли все це увійшло в наше життя, останньою цитаделлю, яку мали якось підкорити вчені, стало, мабуть, вирощування людських «запчастин» у лабораторії.
Людство завжди марило цим. Класик наукової фантастикиАртур Кларк не сумнівався, що вчені опанують регенерацію в 21 столітті, а його колегаРоберт Хайнлайн писав, що «тіло чинитиме само себе – не зарощувати рани шрамами, а відтворювати втрачені органи». Болгарська провидицяВанга передбачила можливість створення будь-яких органів у 2046, назвавши це досягнення найкращим методом лікування. Знаменитий француз-віщунНострадамус передбачив до 2015 р. революційні зміни в науці, в результаті яких будуть проводити операції звирощеними органами.
Ми розмовляємо у модному нью-йоркському ресторані Lavo. Публіка, що оточує нас, і не підозрює, що мій співрозмовник – історична особистість, чиї наукові здобутки розглянув у далекому 16 столітті королівський астролог Мішель де Нострадамус. Його звуть Паоло Маккіаріні. Він першим у світі виростив людський орган із стовбурових клітин пацієнта в лабораторії, а потім успішно імплантував його.
Професор МакКіаріні народився у Швейцарії в 1958, освіту здобував в Італії, США та Франції. Володіє п'ятьма мовами. Один із піонерів регенеративної медицини у світі. Фахівець у галузі тканинної інженерії та стовбурових клітин, він одночасно є вченим-біологом та діючим хірургом-трансплантологом. Очолює Центр регенеративної хірургії у шведському Каролінському інституті (Комітет цього інституту визначає лауреатів Нобелівської премії у галузі фізіології та медицини).
У 2008 усі світові ЗМІ облетіла сенсаційна новина. Міжнародна група вчених на чолі з професором Маккіаріні провела першу в історії операцію з пересадки пацієнтці трахеї, вирощеної з клітин на каркасі в біореакторі.
Трахея – життєво важливий орган. Ця, кажучи простою мовою, трубка довжиною 10-13 см з'єднує ніс і легені, а отже забезпечує дихання і надходження кисню в організм. Насамперед пересадка трахеї (наприклад, донорської) була неможлива. Так, завдяки Маккіаріні, вперше пацієнти з травмами, пухлинами та іншими порушеннями трахеї отримали шанс на одужання.
На сьогоднішній день професор зробив близько 20 операцій з пересадки «вирощеної» трахеї.
Маккіаріні у фокусі США та України
Досягнення європейського вченого не залишилися непоміченими у США. Влітку 2014 американськателекорпорація NBC зняла про Маккіаріні 2-годинний документальний фільм A Leap of Faith (Стрибок віри), в якому детально показані всі етапи вирощування людського органу, забезпечені інтерв'ю та історіями всіх пацієнтів. Творцям картини вдалося передати глядачам і шалений графік професора, який спить у літаках, напередодні трансплантації ночує біля «вирощеного» органу, дає майстер-класи та робить найскладніші операції по всьому світу, а також дружить із сім'ями пацієнтів, яким, на жаль, його операція лише продовжила життя, але не змогла позбавити початкової незворотної хвороби.
Уважно стежила за «вирощуванням органів» та Україною. Щоб не упустити вченого такого калібру, український уряд виділив у 2011 безпрецендентний грант у розмірі150 млн рублів. Освоювати ці гроші Маккіаріні запропонували на базі Кубанського медичного університету у Краснодарі.
16 українських спеціалістів професор направив на навчання до свого рідного Каролінського інституту і планує зробити з них учених світового класу. Сам Макіаріні грант дозволив не думати про пошук спонсорів і зосередитися на порятунку життя пацієнтів, яких він уже оперує безкоштовно в Краснодарі за рахунок гранту. Можна сказати, що завдяки професору Україна створює провідну у світі лабораторію створення людських органів.
Той самий український грант дозволив Маккіаріні застосувати своє ноу-хау для створення вже інших органів. Так, повним ходом йдуть успішні експерименти щодо вирощування серця щура, спільно з Техаським інститутом серця планується виростити серце для примату. У процесі – проект з вирощування стравоходу та діафрагми. І це лише початок нової ери в біоінженерії. У найближчому майбутньому технології мають досягти досконалості, пройти клінічні випробування.і стати на потік. Тоді хворі перестануть помирати, не дочекавшись донора, а тим, кому пересадять вирощений із власних клітин орган, не потрібно буде приймати все життя імунопригнічуючі препарати, щоб уникнути відторгнення.
Трахею можна виростити за 48 годин, серце – за 3-6 тижнів
F: Професор Маккіаріні, те, що ви робите, для простого обивателя звучить фантастично. Наприклад, як ви вирощуєте орган окремо від тіла?
- Якщо ви думаєте, що в лабораторії виростає ціла трахея, - це глибоке оману. Насправді, ми беремо каркас певного органу, виготовленого за розмірами пацієнта з нанокомпозитного матеріалу. Потім засіюємо каркас стовбуровими клітинами пацієнта, взятими з його кісткового мозку (клітини-монуклеари) і поміщаємо в біореактор. У ньому клітини "приживаються" (прикріплюються) до каркаса. Отриману основу ми імплантуємо на місце пошкодженої трахеї і саме там, у тілі пацієнта, протягом кількох тижнів формується необхідний орган.
F: Що таке біореактор? І скільки часу займає вирощування органу?
- Біореактор – це пристрій, у якому створено оптимальні умови для зростання та розмноження клітин. Він забезпечує їм харчування, дихання, відводить продукти обміну речовин. Протягом 48-72 годин каркас обростає цими клітинами, і вирощена трахея готова для пересадки хворому. А ось для вирощування серця потрібно 3-6 тижнів.
F: А як клітини з кісткового мозку раптом «перетворюються» на клітини саме трахеї після пересадки? Це і є загадкова «самоорганізація клітин у складні тканини»?
- Основний механізм «перетворення» точно ще не вивчений, але є підстави вважати, що клітини кісткового мозку самі змінюють свій фенотип, щобстати, наприклад, клітинами трахеї. Це перетворення відбувається завдяки місцевим та системним сигналам організму.
F: Чи траплялися випадки, коли орган, створений із клітин самого пацієнта, все одно відторгався чи погано приживався?
- Оскільки використовуються власні клітини пацієнта, ми жодного разу не спостерігали будь-яких відторгнень органу після пересадки. Тим не менш, ми зафіксували розвиток реагуючих тканин, які пов'язані більше з біомеханікою нового органу, але не клітини.
F: Які органи ви збираєтеся вирощувати в лабораторії?
- У галузі тканинної інженерії (tissue engineering) ми зараз працюємо над вирощуванням діафрагми, стравоходу, легенів та серця для дрібних тварин та для нелюдинаподібних приматів.
F: Які органи виростити найскладніше?
- Найскладніше для біоінженерів – виростити 3D-органи: серце, печінку та нирки. Вірніше, виростити їх можна, але важко змусити їх виконувати свої функції, виробляти необхідні речовини, тому що у цих органів найскладніші функції. Але вже досягнуто певного прогресу, тож рано чи пізно цей тип трансплантації, як очікується, стане реальністю.
F: Але останнім часом стовбурові клітини асоціюються зі стимулюванням розвитку раку.
- Вже доведено, що місцеві стовбурові клітини можуть прискорити процес розвитку пухлини, але головне вони не викликають рак. Якщо цей взаємозв'язок підтвердиться і в інших типах пухлин, це допоможе вченим розробити ліки або фактори росту, які навпаки атакуватимуть або блокуватимуть зростання пухлини. Зрештою, це може насправді відкрити двері до нових засобів лікування раку, які поки що не доступні.
F: Маніпуляції зі стовбуровимиклітинами пацієнта в лабораторії до пересадки впливають якість цих клітин?
– У нашій клінічній практиці такого ніколи не було.
F: Читала, що навіть вирощування мозку входить у ваші плани. Хіба це можливо з усіма нейронами?
- Використовуючи досягнення у галузі тканинної інженерії, ми намагаємося розробити мозкову речовину, яка може бути використана для нейрогенної регенерації у разі втрати мозкової речовини. Виростити весь мозок, на жаль, неможливо.
F: Впевнена, що багатьох цікавить фінансове питання. Скільки коштує, наприклад, виростити та імплантувати трахею?
- Як для мене, так і для моїх пацієнтів порятунок життя і можливість одужання важливіша за всі гроші на Землі. Однак ми маємо справу з експериментальною хірургією, а це дорогий метод лікування. Але наша команда завжди намагається пом'якшити витрати на трансплантацію для пацієнтів. Ціна сильно варіюється в залежності від країни. У Краснодарі, завдяки гранту, операція з пересадки трахеї становитьвсього $15 тис. В Італії подібні операції коштували$80 тис., а перші операції в Стокгольмі коштувалиблизько $ 400 тис.
F: З внутрішніми органами все зрозуміло. А чи є можливість вирощувати кінцівки? Чи можливе пересадження рук, ніг?
- Поки що, на жаль, ні. Але такі пацієнти отримали, окрім протезування, новий метод успішної заміни кінцівок – за допомогою 3D-біопринтера.
Еліксир молодості – усередині кожного з нас
F: В одному з інтерв'ю ви сказали, що ваша мрія – назавжди забути про вирощування та трансплантацію органів, замінивши її на ін'єкції стовбурових клітин пацієнта з його кісткового мозку для регенерації пошкоджених тканин організму. Через скільки роківтакий метод стане доступним?
- Так, це моя мрія, і ми щодня напружено працюємо, щоб якось вона здійснилася. І, до речі, ми не так далеко від мети!
F: Чи може метод використання стовбурових клітин допомогти знерухомленим людям з травмами хребта?
– На це питання дуже складно відповісти. Багато залежить від пацієнта, від ступеня ушкодження, від розмірів ураженої ділянки, від часу. Однак особисто я вважаю, що терапія стовбуровими клітинами має величезний потенціал у цій галузі.
F: Виходить, панацея від усіх хвороб і еліксир молодості знайдені: це стовбурові клітини кісткового мозку. Рано чи пізно метод регенерації будь-яких тканин цими клітинами стане доступним та масовим. Що далі? Люди отримають можливість вирощувати нові органи, омолоджувати старі тканини і неодноразово продовжувати життя? Чи є межа в організму за таких маніпуляцій чи можна досягти безсмертя?
F: Наскільки велика зараз міжнародна конкуренція у галузі вирощування органів? Які країни лідирують у цій сфері?
- Якщо коротко відповісти, лідерами стануть ті країни, які вже зараз інвестують у регенеративну медицину.
F: Чи плануєте ви самі років через 20, наприклад, скористатися новими технологіями для омолодження свого організму?
- Скоріш за все ні. Для тих, хто шукає еліксир молодості, пропоную відкинути усі медичні та наукові досягнення убік. Найкращий метод омолодження – це кохання. Кохайте та будьте коханими!
Примітка. Автор висловлює особливу подяку за організацію інтерв'юпродюсеру телеканалуNBCСергію Івоніну.