Разработка ученых ТПУ поможет вырастить новое сердце

17 февраля, 2014 Кардиология  Нет комментариев

Ученые Томского политехнического университета уверены, что до конца столетия в больницах мира появится новая услуга – выращивание вне человека его новых органов. Политехники накануне Дня российской науки рассказали о своем вкладе в будущее регенеративной медицины – о биореакторах для выращивания человеческих тканей.

Регенеративная медицина отвечает за «починку» или замену больных органов или травмированной ткани. Эту задачу медики выполняют, используя стволовые клетки, из которых образуются клетки разных тканей. К примеру, в наши дни специалисты умеют создавать искусственную кожу методами тканевой инженерии с помощью стволовых клеток, после чего пересаживают ее людям, пострадавшим от ожогов.

Эксперты уверены, что ученым под силу вырастить не только новую кожу, но и сложные органы – печень, легкие и даже сердце. И уже через несколько десятков лет медицина будет творить чудеса в духе научно-фантастических рассказов.

Возможно, в будущем уже в роддоме у всех младенцев будут брать для заморозки пуповинную кровь, которая богата стволовыми клетками. Хранить ее будут в специальных банках. Если с человеком случится беда – например, он потеряет руку, то медики смогут в будущем вырастить для него из сохраненных стволовых клеток новую конечность. То же с органами: если рак поразит молочную железу, в больнице вырастят и трансплантируют новую.

У людей будет возможность «обновлять» свой организм тогда, когда это необходимо, здоровья или красоты ради. Продолжительность и качество жизни человека при этом увеличатся.

«Варианты будущего медицины и нашей жизни можно придумывать разные, но ни один из них не сбудется, если не будет основы – условий для выращивания органов и тканей из стволовых клеток. Просто в какой-то колбе ни один ученый ничего не вырастит. Клетка, как ребенок – ей нужен дом, питание, и тогда мы получим то, что хотели», – рассказывает доцент ТПУ, сотрудник кафедры теоретической и экспериментальной физики Сергей Твердохлебов.

Он и его научный коллектив уже несколько лет работают над созданием и усовершенствованием тех самых «домов» – их называют матриксами или биореакторами. Это пористые структуры, в которых закрепляются клетки.

Ученый показывает образцы матриксов. Внешне и на ощупь они похожи на листы кальки или куски марлевой ткани. Твердохлебов объясняет, что в таком биореакторе из клеток можно вырастить любой орган, но для этого нужно заставить их делиться, чтобы они формировали ту или иную ткань – соединительную, костную, кожную или сердечную.

Работа с биореакторами – мировой тренд, уверяет Твердохлебов. Ведущие мировые научные центры проводят свои эксперименты, и у каждого свои успехи на этом поприще. Большинство разработок находится в режиме ноу-хау.

«Сейчас для изготовления матриксов мы активно используем один из наиболее перспективных методов в мире, так называемый электроспиннинг, где матрикс формируется из ультратонких волокон под действием электрического поля», – рассказывает научный сотрудник лаборатории биосовместимых материалов ТПУ Евгений Больбасов.

Для придания поверхности матрикса специальных свойств «политехники» используют собственную разработку – установку, которая позволяет из плазмы наносить на полимер тонкие покрытия, например, фосфаты кальция. К слову, ученые планируют собирать подобное оборудование даже на продажу под заказ.

«Мы добавляем в «дом» факторы роста. Например, тончайшее кальций-фосфатное покрытие. И клеточка, заселившись на структуру, которая имеет кальций и фосфат в своем составе, начинает дифференцироваться в костную ткань. Если клетку просто в чашку Петри посадить, там она будет беспризорная, а здесь, в матриксе, она в хорошем «домике», с хорошим питанием», – поясняет Твердохлебов.

По словам Твердохлебова, выращивание в матриксах из клеток новых органов для применения в медицине пока в России запрещено. В настоящее время матриксы используются в «чистом виде» – без подсаженных клеток. Биореакторы после имплантации в организм пациента помогают регенерации: раны затягиваются быстрее за счет того, что собственные клетки организма быстрее делятся в подсаженном «доме».

Ученые Томского НИИ курортологии и физиотерапии уже несколько лет проводят исследования на лабораторных животных с использованием матриксов «политеха». Руководитель лаборатории НИИ Константин Зайцев отмечает, что развитие данного направления в медицине является перспективным. «Нам очень повезло, что эти процессы возникают в ТПУ. Это наша удача. Пройдет совсем немного времени, и исследования войдут в больницу, мы будем реально помогать людям», – подытожил он.

Об успехах научных экспериментов в области регенеративной медицины СМИ писали неоднократно. Так, сообщалось, что ученые вырастили структурно полноценные капиллярные кровеносные сосуды из стволовых клеток, полноценные клетки головного мозга, нервной системы, ткани печени, мочевой пузырь, роговицу глаза, зуб.

Также ученые смогли вырастить новое сердце мыши в каркасе старого. Была создана часть сердца человека и его клапаны. Каждое из этих событий воспринимается как прорыв и приближает нас к моменту, когда медики смогут предлагать своим пациентам «запасное» сердце, выращенное из их же клеток.

Читайте также