Внеклеточная матрица

На протяжении веков медики были озабочены вопросом: как заменить поражённый человеческий орган, не поддающийся лечению, искусственным?

Ещё в 1854 году шотландский учёный Томас Грэхэм попытался решить проблему внепочечного очищения крови. Изучая процессы движения растворов через полупроницаемые мембраны, он впервые ввёл в употребление термин «диализ» (от греческого dialisis - отделение), а его физические основы Грэхэм заложил, опубликовав свой научный труд «Осмотическая сила». В нём он впервые описал способ изготовления полупроницаемых мембран из специально обработанного пергамента. С помощью данного метода стало возможно осуществлять разделение коллоидных и кристаллоидных растворов.

Но лишь в 1912 году технический прогресс в США позволил сконструировать и изготовить аппарат на основе метода диализа. Он был назван «искусственной почкой». В первых экспериментах на животных в качестве полупроницаемой мембраны были использованы трубочки из коллодия, по которым текла кровь подопытного, снаружи они омывались изотоническим раствором хлорида натрия. Пробовали использовать в качестве мембраны и другие материалы: бумагу, тростник, брюшину телят и даже плавательный пузырь рыб.

В 1925 году был проведён первый диализ у человека, страдающего почечной недостаточностью. Учёные убедились, что аппарат искусственной почки успешно удаляет из организма токсические продукты.

В 1938 году для гемодиализа был применён целлофан, который в последующие годы длительное время оставался основным сырьём для производства полупроницаемых мембран.

Много творческих поисков было направлено на совершенствование мониторных систем аппаратов «искусственная почка». Так, кроме постоянного слежения за температурой диализата, медики получили возможность наблюдать с помощью специальных датчиков и «умного» компьютера за его химическим составом и вносить при необходимости соответствующие коррективы.

В настоящее время сотни тысяч людей в мире, страдающие заболеванием почек, должны регулярно проходить процедуру гемодиализа. При этом они испытывают определённые ограничения: им необходимо соблюдать строгую диету, принимать медицинские препараты, ограничивать приём жидкости. Зачастую они теряют не только работоспособность, но и свободу передвижения. Кроме того, велика вероятность различных осложнений.

Успешно применяется в современной медицине и аппарат для искусственной вентиляции лёгких. Он обеспечивает активный газообмен и спасает пациентов с поражениями дыхательной системы.

В тех случаях, когда сердце человека не может полноценно обеспечивать организм достаточным количеством крови, медики применяют искусственное сердце. Принципы работы этого устройства были разработаны В.П. Демиховым ещё в 1937 году. Но с тех пор оно претерпело колоссальные преобразования, стало технологичным и компактным.

Стоит заметить, что вышеназванные устройства можно рассматривать как временную меру, пока пациент находится в ожидании соответствующего органа для пересадки.

Наряду с созданием искусственных органов медики совершенствовали и методы трансплантации. Они стали возможны в последние десятилетия, когда хирургия и анестезиология достигли определённого уровня.

В наше время трансплантация органов заняла достойное место в лечении терминальных стадий многих заболеваний и спасла многих больных. Но зачастую проблемы возникают из-за катастрофического дефицита донорских органов, а также иммунологической несовместимости. В результате тысячи людей уходят из жизни, так и не дождавшись своей спасительной операции.

Другим важным направлением в медицинских исследованиях является выращивание искусственных органов из собственных тканей человека. При этом сама собой отпадает проблема отторжения органа. В итоге пациенту не приходится принимать препараты, подавляющие иммунную систему и имеющие сильное побочное действие.

В апреле 2006 года популярный медицинский журнал Lancet опубликовал статью, в которой сообщалось об успешной пересадке семерым пациентам мочевых пузырей, искусственно выращенных из фрагментов их собственных тканей. Все прооперированные чувствовали себя хорошо и после короткого периода реабилитации смогли вернуться к работе.

А в конце 2012 года тот же журнал посвятил статью исследователям клиники штата Массачусетс (США). Они сумели в лабораторных условиях вырастить почку, пригодную для трансплантации.

Медики изъяли почку у погибшего в ДТП молодого человека, с помощью химикатов вымыли из неё клетки, оставив только каркас из соединительной ткани. Затем в этот каркас (они его назвали внеклеточной матрицей) для выращивания новых кровеносных сосудов подсадили человеческие клетки эндотелия (эпителий, выстилающий стенки сосудов), а для восстановления нефронов - рабочих элементов почки - в каркас ввели эпителиальные клетки из почки поросёнка. Затем всю конструкцию поместили в питательный раствор. Через некоторое время начался бурный рост клеток, и вскоре матрица начала работать как полноценный орган.

Дальнейшие эксперименты показали, что пока коэффициент полезного действия такой почки несколько хуже, чем обычной здоровой. Также учёные во время своих опытов сталкивались с побочными эффектами - кровотечениями и тромбозами кровеносных сосудов в новом органе. Однако исследователи уверены: уже в скором будущем искусственно выращенную почку можно будет довести до кондиции и пересаживать пациентам.

Более того, полным ходом разрабатываются технологии для выращивания в лабораторных условиях сердца, печени, лёгких, поджелудочной железы, селезёнки и других жизненно важных внутренних органов.

Владимир ПЕТРОВ