Аве, го­мун­ку­лус! Ко­гда по­явит­ся пер­вый син­те­ти­че­ский че­ло­век

Ко­жа,­кровь, ­сердце, ­нер­вы, ­ске­лет­— ­ос­нов­ные«ин­гре­ди­ен­ты»­все­успеш­нее­со­зда­ют­ся­по­от­дель­но­сти. ­ Де­ло­за­моз­гом,­а­так­же­за­спо­со­бом­со­еди­нить­все­вме­сте

Vlast Deneg - - содержание -

Ко­жа, кровь, сердце, нер­вы, ске­лет — ос­нов­ные «ин­гре­ди­ен­ты» все успеш­нее со­зда­ют­ся по от­дель­но­сти. Де­ло за моз­гом, а так­же за спо­со­бом со­еди­нить все вме­сте

Пол­ве­ка на­зад Ста­ни­слав Лем на­пи­сал юмо­ри­сти­че­скую пьес­ку «Су­ще­ству­е­те ли вы, ми­стер Джонс?». По сю­же­ту из­вест­ный ав­то­гон­щик Гар­ри Джонс столь­ко раз по­па­дал в ава­рии, что по­сте­пен­но стал со­сто­ять из ме­ха­ни­че­ских и элек­трон­ных устройств, вклю­чая про­тез моз­га. Несмот­ря на хо­ро­ший за­ра­бо­ток, Джонс был не в со­сто­я­нии опла­тить все свои про­те­зы — фир­ма предо­став­ля­ла их в кре­дит. А по­том по­тре­бо­ва­ла вер­нуть свою соб­ствен­ность, раз Джонс не мо­жет за­пла­тить. Ес­ли бы это про­изо­шло, ми­стер Джонс про­сто пе­ре­стал бы су­ще­ство­вать. И хо­тя до про­те­зов моз­га че­ло­ве­че­ству еще да­ле­ко, уче­ные во всем ми­ре ра­бо­та­ют над тем, что­бы со­вре­мен­ные ме­ди­ки мог­ли «со­брать» че­ло­ве­ка, за­ме­няя его род­ные ор­га­ны ис­кус­ствен­ны­ми.

Ко­жа, на­пе­ча­тан­ная на прин­те­ре

За­яв­ле­ния о том, что на­ко­нец-то со­зда­на ис­кус­ствен­ная че­ло­ве­че­ская ко­жа, по­яв­ля­ют­ся на про­тя­же­нии по­след­них лет де­ся­ти. О ре­во­лю­ци­он­ных от­кры­ти­ях за­яв­ля­ют и круп­ные кор­по­ра­ции, и от­дель­ные уче­ные, но до пол­но­цен­но­го прак­ти­че­ско­го при­ме­не­ния их раз­ра­бо­ток де­ло все еще не до­шло. Тем не ме­нее су­ще­ству­ю­щие тех­но­ло­гии уже по­мо­га­ют ле­чить по­след­ствия ожо­гов и ак­тив­но ис­поль­зу­ют­ся в кос­ме­то­ло­гии.

При­ня­то счи­тать, что ис­кус­ствен­ную ко­жу впер­вые со­зда­ли в 1996 г. То­гда она бы­ла ис­поль­зо­ва­на для пе­ре­сад­ки па­ци­ен­там, чей кож­ный по­кров был силь­но по­вре­жден ожо­га­ми. В 2001 г. уда­лось со­здать са­мо­вос­ста­нав­ли­ва­ю­щу­ю­ся ис­кус­ствен­ную ко­жу, для че­го был ис­поль­зо­ван кол­ла­ген из хря­щей жи­вот­ных. По­лу­чен­ная та­ким об­ра­зом мат­ри­ца ста­ла ос­но­вой для ко­жи, вы­ра­щен­ной в ис­кус­ствен­ных усло­ви­ях.

Ан­глий­ским уче­ным уда­лось вос­со­здать в ла­бо­ра­тор­ных усло­ви­ях клет­ки, ко­то­рые ге­не­ри­ру­ют кол­ла­ген и вос­про­из­во­дят ре­аль­ные клет­ки че­ло­ве­че­ско­го ор­га­низ­ма, не да­ю­щие ко­же ста­реть. С воз­рас­том ко­ли­че­ство этих кле­ток умень­ша­ет­ся, вслед­ствие че­го ко­жа по­кры­ва­ет­ся мор­щи­на­ми. Меж­ду тем ис­кус­ствен­ные клет­ки, вве­ден­ные непо­сред­ствен­но в мор­щи­ны, на­чи­на­ют про­из­во­дить кол­ла­ген, и че­рез неко­то­рое вре­мя внеш­ний вид ко­жи вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся.

Уче­ные из бри­тан­ской ком­па­нии Intercytex в 2007 г. со­зда­ли ис­кус­ствен­ную ко­жу под на­зва­ни­ем ICX-SKN. Ее на­зна­че­ние — за­кры­тие ран. Ос­нов­ное до­сто­ин­ство ICX-SKN в том, что она прак­ти­че­ски иде­аль­но срас­та­ет­ся с на­сто­я­щей ко­жей че­ло­ве­ка. Об­раз­цы, ко­то­рые бы­ли по­лу­че­ны бри­тан­ски­ми спе­ци­а­ли­ста­ми, пред­став­ля­ли со­бой мат­ри­цу из бел­ка фиб­ри­на (имен­но его вы­ра­ба­ты­ва­ет ор­га­низм для за­жив­ле­ния ран), в ко­то­рую внед­ре­ны фиб­роб­ла­сты (клет­ки, от­ве­ча­ю­щие за фор­ми­ро­ва­ние но­вых тка­ней и вы­ра­бот­ку кол­ла­ге­на). Та­ким об­ра­зом, ICX-SKN очень по­хо­жа на че­ло­ве­че­скую ко­жу по сво­е­му со­ста­ву. Она не толь­ко не раз­ру­ша­ет­ся со вре­ме­нем, но и не от­тор­га­ет­ся ор­га­низ­мом.

В по­ряд­ке экс­пе­ри­мен­та эта ис­кус­ствен­ная ко­жа бы­ла транс­план­ти­ро­ва­на ше­сти доб­ро­воль­цам. Здо­ро­вая ко­жа у них бы­ла сня­та с оваль­но­го участ­ка на верх­ней ча­сти ру­ки. За­тем на этот уча­сток каж­до­му транс­план­ти­ро­ва­ли об­ра­зец ICX-SKN. Уже че­рез 28 дней как ви­зу­аль­ный, так и ги­сто­ло­ги­че­ский ана­ли­зы по­ка­за­ли пре­крас­ный ре­зуль­тат: ис­кус­ствен­ная ко­жа не толь­ко не раз­ло­жи­лась и не рас­трес­ка­лась, в ней да­же про­рос­ли ка­пил­ля­ры и клет­ки ко­жи па­ци­ен­тов. Че­рез неко­то­рое вре­мя по­вре­жден­ные участ­ки ко­жи па­ци­ен­тов за­тя­ну­лись, хо­тя в несколь­ких слу­ча­ях все же оста­лись неболь­шие руб­цы. По­сле экс­пе­ри­мен­та ру­ко­во­ди­тель Intercytex Пол Кемп за­явил: «То, нас­коль­ко быст­ро за­жи­ли ра­ны, по­ра­зи­ло да­же ме­ня. Ес­ли даль­ней­шие ис­пы­та­ния прой­дут так же успеш­но, мы про­из­ве­дем пе­ре­во­рот в ле­че­нии ран и ожо­гов».

В 2010 г. уче­ным из ис­пан­ско­го Уни­вер­си­те­та Гра­на­ды уда­лось вы­рас­тить ис­кус­ствен­ную ко­жу при по­мо­щи со­вре­мен­ных ме­то­дов тка­не­вой ин­же­не­рии. При ее со­зда­нии ис­поль­зо­вал­ся че­ло­ве­че­ский фиб­рин из плаз­мы до­но­ра, ряд хи­ми­че­ских пре­па­ра­тов и неболь­шие фраг­мен­ты че­ло­ве­че­ской ко­жи. Био­ло­ги­че­ская куль­ту­ра раз­ви­ва­лась в ла­бо­ра­тор­ных усло­ви­ях. По­сле уче­ные сде­ла­ли необ­хо­ди­мые ана­ли­зы и при­ви­ли ис­кус­ствен­ный био­ма­те­ри­ал на спи­ны мы­шей. Ни ин­фек­ции, ни от­тор­же­ния об­на­ру­же­но не бы­ло. Руб­це­ва­ние за­вер­ши­лось в те­че­ние два­дца­ти дней. Уче­ные от­ме­ти­ли, что ко­жу это­го ти­па от­ли­ча­ет эла­стич­ность, так что ра­ны на ней от­лич­но за­тя­ги­ва­ют­ся.

Ис­кус­ствен­ная ко­жа тре­бу­ет­ся не толь­ко для ле­че­ния боль­ных, но и для те­сти­ро­ва­ния но­вых пре­па­ра­тов, а так­же кос­ме­ти­че­ских средств. Так, кос­ме­ти­че­ская кор­по­ра­ция L'Oreal уже несколь­ко лет про­во­дит ис­пы­та­ния но­вых пре­па­ра­тов на ис­кус­ствен­но вы­ра­щен­ной, ре­кон­стру­и­ро­ван­ной че­ло­ве­че­ской ко­же. Для ее со­зда­ния уче­ные ис­поль­зу­ют ку­соч­ки до­нор­ской ко­жи, ко­то­рая по­сту­па­ет к ним из кли­ник пла­сти­че­ской хи­рур­гии. Эти об­раз­цы раз­де­ля­ют­ся на от­дель­ные клет­ки, ре­куль­ти­ви­ру­ют и вы­ра­щи­ва­ют до раз­ме­ров в по­ло­ви­ну квад­рат­но­го сан­ти­мет­ра.

Так­же пол­ным хо­дом идут раз­ра­бот­ки тех­но­ло­гий для пе­ча­ти ко­жи на 3D-прин­те­рах. Обыч­но в ка­че­стве рас­ход­ных ма­те­ри­а­лов для та­ких уста­но­вок ис­поль­зу­ют плаз­му кро­ви, фиб­роб­ла­сты, хло­рид каль­ция и ке­ра­ти­но­ци­ты (клет­ки эпи­дер­ми­са, на­руж­но­го слоя ко­жи). При­чем экс­пе­ри­мен­ты про­во­дят­ся не толь­ко с 3D-пе­ча­тью ис­кус­ствен­ной ко­жи в ла­бо­ра­то­ри­ях — уче­ные про­бу­ют «пе­ча­тать» ко­жу пря­мо на ме­сте по­вре­жден­но­го участ­ка.

Как вы­рас­тить кровь

Кровь че­ло­ве­ка вы­пол­ня­ет огром­ное ко­ли­че­ство са­мых раз­но­об­раз­ных за­дач. Со­здать ее пол­но­цен­ный за­ме­ни­тель уче­ным по­ка не уда­лось: на се­го­дня ис­кус­ствен­ная кровь вы­пол­ня­ет две ос­нов­ные функ­ции — уве­ли­че­ние объ­е­ма кро­вя­ных те­лец и обо­га­ще­ние кис­ло­ро­дом.

Толч­ком к со­зда­нию ис­кус­ствен­ной кро­ви по­слу­жил де­фи­цит и слож­ность дли­тель­но­го хра­не­ния на­сто­я­щей до­нор­ской кро­ви. Ис­кус­ствен­ная же кровь поз­во­ля­ет не бес­по­ко­ить­ся о груп­пах и сов­ме­сти­мо­сти — она под­хо­дит аб­со­лют­но всем па­ци­ен­там. К то­му же мож­но не пе­ре­жи­вать о том, что кровь чем-то за­ра­же­на. Пер­вое в ми­ре пе­ре­ли­ва­ние ис­кус­ствен­ной кро­ви про­шло в 1979 г., на­чав це­лую ве­ху но­вых ис­сле­до­ва­ний в этой об­ла­сти.

В 2004 г. уче­ным из трех ве­ду­щих уни­вер­си­те­тов Япо­нии уда­лось со­здать ис­кус­ствен­ную кровь на ос­но­ве аль­бу­ми­на. Этот бе­лок со­дер­жит­ся в че­ло­ве­че­ской кро­ви, и его ос­нов­ная за­да­ча — под­дер­жи­вать ста­биль­ный объ­ем «во­ды жиз­ни» в ор­га­низ­ме. Осо­бен­но­стью япон­ской раз­ра­бот­ки бы­ло то, что ча­сти­цы ис­кус­ствен­ной кро­ви по раз­ме­рам бы­ли мень­ше, чем эрит­ро­ци­ты. Это да­ва­ло им неоспо­ри­мое пре­иму­ще­ство — воз­мож­ность луч­ше про­ни­кать в тка­ни и снаб­жать их кис­ло­ро­дом да­же в тех слу­ча­ях, ко­гда со­су­ды за­ку­по­ре­ны тром­ба­ми. Та­ким об­ра­зом ис­кус­ствен­ная кровь на ос­но­ве аль­бу­ми­на мог­ла по­мочь боль­ным с ин­суль­том.

В США дей­ству­ет про­грам­ма BloodPharming, в рам­ках ко­то­рой ве­дут­ся раз­ра­бот­ки ис­кус­ствен­ной кро­ви. А шот­ланд­ские спе­ци­а­ли­сты из Эдин­бург­ско­го уни­вер­си­те­та со­зда­ют био­ма­те­ри­ал из ство­ло­вых кле­ток. При­мер­но по­ло­ви­на ис­ход­но­го ма­те­ри­а­ла пре­вра­ща­ет­ся в ис­кус­ствен­ную кровь. Сам про­цесс за­ни­ма­ет око­ло ме­ся­ца. Сей­час уче­ные ожи­да­ют ре­зуль­та­тов кли­ни­че­ских ис­пы­та­ний.

В 2007 г. япон­ские уче­ные из уни­вер­си­те­та Хок­кай­до пер­вы­ми в ми­ре со­зда­ли ис­кус­ствен­ные кро­ве­нос­ные со­су­ды, ис­поль­зуя кол­ла­ген, по­лу­чен­ный из ко­жи ло­со­ся.

Экс­пе­ри­мен­ты про­во­дят­ся не толь­ко с 3D-пе­ча­тью ис­кус­ствен­ной ко­жи в ла­бо­ра­то­ри­ях — уче­ные про­бу­ют «пе­ча­тать» ко­жу пря­мо на ме­сте по­вре­жден­но­го участ­ка

Од­ним из пре­иму­ществ та­ко­го эк­зо­ти­че­ско­го «сы­рья» яв­ля­ет­ся то, что ви­ру­сы от ло­со­ся лю­дям не пе­ре­да­ют­ся. А зна­чит, это ку­да без­опас­нее, чем ис­поль­зо­ва­ние ма­те­ри­а­ла ко­ров и сви­ней, ко­то­рые ча­сто бо­ле­ют с че­ло­веч­ком од­ни­ми и те­ми же бо­лез­ня­ми.

В на­ча­ле ис­сле­до­ва­ний уче­ные столк­ну­лись с тем, что кол­ла­ген из ко­жи ло­со­ся раз­ру­шал­ся при тем­пе­ра­ту­рах вы­ше 19 гра­ду­сов Цель­сия, что де­ла­ло невоз­мож­ным его ис­поль­зо­ва­ния в че­ло­ве­че­ском ор­га­низ­ме. Но уче­ным уда­лось под­нять до­пу­сти­мую тем­пе­ра­ту­ру до 55 гра­ду­сов. Пер­вые ис­кус­ствен­ные со­су­ды ис­про­бо­ва­ли на кры­сах — и ни­ка­ких про­блем не об­на­ру­жи­ли.

Уче­ные из Мин­не­сот­ско­го уни­вер­си­те­та (США) в 2016-м за­кон­чи­ли ра­бо­ту над со­зда­ни­ем ис­кус­ствен­ных кро­ве­нос­ных со­су­дов, ко­то­рые по­сле им­план­та­ции смог­ли бы рас­ти вме­сте с ор­га­низ­мом. Ра­нее вы­ра­щи­вать со­су­ды при­хо­ди­лось из кле­ток са­мо­го па­ци­ен­та, что тре­бо­ва­ло вре­ме­ни и очень до­ро­го об­хо­ди­лось.

По но­вой тех­но­ло­гии клет­ки со­еди­ни­тель­ной тка­ни, взя­тые из ко­жи яг­нят, по­ме­ща­ют в спе­ци­аль­ную труб­ку, в ко­то­рую вво­дят пи­та­тель­ные ве­ще­ства. Со вре­ме­нем клет­ки рас­тут и фор­ми­ру­ют слой, по­вто­ря­ю­щий фор­му труб­ки. При этом клет­ки ок­ру- жа­ют се­бя за­па­са­ми бел­ков. Да­лее уче­ные уда­ля­ют са­ми клет­ки, остав­ляя бел­ко­вый кол­ла­ге­но­вый «кар­кас». По­сколь­ку в ис­кус­ствен­ных со­су­дах нет жи­вых кле­ток, их про­из­вод­ство мож­но зна­чи­тель­но уско­рить. Кро­ме то­го, зна­чи­тель­но сни­жа­ет­ся шанс на от­тор­же­ние та­ких со­су­дов.

Для про­вер­ки экс­пе­ри­мен­таль­ные со­су­ды транс­план­ти­ро­ва­ли пя­ти­не­дель­ным яг­ня­там. Бел­ко­вые труб­ки до­воль­но быст­ро на­пол­ни­ли соб­ствен­ные клет­ки яг­нят. За год яг­ня­та вы­рос­ли, ни­ка­ких нега­тив­ных эф­фек­тов от пе­ре­сад­ки за­ме­че­но не бы­ло. Им­план­та­ты за это вре­мя уве­ли­чи­лись в дли­ну и ши­ри­ну в пол­то­ра ра­за.

В слу­чае ес­ли даль­ней­шие кли­ни­че­ские ис­пы­та­ния бу­дут успеш­ны­ми, ис­кус­ствен­ные со­су­ды смо­гут стать на­сто­я­щим спа­се­ни­ем для де­тей с врож­ден­ны­ми по­ро­ка­ми серд­ца. Им не при­дет­ся пе­ре­но­сить ре­гу­ляр­ные опе­ра­ции на от­кры­том сердце для за­ме­ны ста­рых со­су­дов на но­вые, под­хо­дя­щие по раз­ме­ру, ведь со­су­ды бу­дут рас­ти вме­сте с ни­ми.

Се­го­дня уче­ные ак­тив­но ра­бо­та­ют над со­зда­ни­ем бо­лее слож­ных кро­ве­нос­ных со­су­дов, вклю­ча­ю­щих кла­па­ны. Уче­ные уве­ре­ны, что со­здан­ные ими ис­кус­ствен­ные со­су­ды с успе­хом смо­гут за­ме­нить по­вре­жден­ные кро­ве­нос­ные со­су­ды че­ло­ве­ка. Тем не ме­нее к экс­пе­ри­мен­там на лю­дях ис­сле­до­ва­те­ли из Мин­не­сот­ско­го уни­вер­си­те­та по­ка не го­то­вы.

Че­мо­дан­чик в при­да­чу к серд­цу

Се­го­дня под ис­кус­ствен­ным серд­цем по­ни­ма­ют две раз­лич­ные груп­пы тех­ни­че­ских устройств. Пер­вая груп­па — внеш­ние ап­па­ра­ты ис­кус­ствен­но­го кро­во­об­ра­ще­ния. Они ак­тив­но ис­поль­зу­ют­ся в кар­дио­хи­рур­гии при про­ве­де­нии опе­ра­ций на сердце.

Вто­рая груп­па — это кар­дио­про­те­зы, ко­то­рые им­план­ти­ру­ют­ся в ор­га­низм че­ло­ве­ка и за­ме­ня­ют сер­деч­ную мыш­цу. Та­кие био­ни­че­ские им­план­та­ты спо­соб­ны под­дер­жи­вать нор­маль­ное кро­во­об­ра­ще­ние па­ци­ен­та в есте­ствен­ных усло­ви­ях жиз­ни. Но им­план­та­ты, пол­но­стью за­ме­ня­ю­щие сердце, еще не изоб­ре­те­ны. Се­го­дня глав­ное пред­на­зна­че­ние ис­кус­ствен­но­го серд­ца — воз­мож­ность про­длить жизнь в ожи­да­нии пол­но­цен­ной транс­план­та­ции до­нор­ско­го ор­га­на.

Раз­ра­бот­ки в об­ла­сти со­зда­ния «ме­ха­ни-

ВЛАСТЬ ДЕ­НЕГ 3/2017

Newspapers in Russian

Newspapers from Ukraine

© PressReader. All rights reserved.