2019-04-21T16:17:13+03:00

Новости медицины с Реальным Ученым: потерять немного жира и получить взамен новое сердце

Исследователь из Гарварда, основатель Интернет-канала Real Scientists специально для читателей «КП» рассказывает о сложных вещах понятно и образно, в этот раз — о том, как получить в лаборатории человеческие органы.
ТЫШКОВСКИЙ Александр
Поделиться:
Комментарии: comments9
Алекс Тышковский - эксперт по биомедицинским технологиям, научный сотрудник лаборатории исследований старения Медицинской школы Гарварда.Алекс Тышковский - эксперт по биомедицинским технологиям, научный сотрудник лаборатории исследований старения Медицинской школы Гарварда.Фото: Личный архив героя публикации
Изменить размер текста:

ДОСЬЕ «КП»

Алекс Тышковский - эксперт по биомедицинским технологиям, научный сотрудник лаборатории исследований старения в Гарвардской медицинской школе и МГУ, кандидат биологических наук, основатель и ведущий Интернет-канала «Real Scientists» (Реальные ученые).

НЕМНОГО НАУЧНОЙ МАГИИ

«Любая достаточно развитая технология неотличима от магии», – говорил писатель-футурист Артур Кларк. Что ж, на этой неделе учебная программа Хогвартса пополнилась еще одним заклинанием.

В ходе нового исследования, опубликованного в научном журнале Advanced Science, ученым впервые удалось в буквально смысле слова напечатать на 3D-принтере целое сердце, состоящее из самых настоящих человеческих клеток. Причём, анатомически оно практически не отличалось от натурального, вплоть до структуры пронизывающих его кровеносных сосудов.

Но, пожалуй, самое главное, что в качестве «чернил» при создании такого сердца выступают собственные клетки человека. В результате биопсии ученые получили образец жировой ткани, после чего с помощью современных методов биоинженерии (такие заклинания даже в Хогвартсе не проходят) перевели жировые клетки в эмбриональное состояние – так называемые индуцированные плюрипотентные клетки. Будучи схожи с эмбриональными, они способны превращаться в любые типы клеток организма, будь то мышечные волокна, лейкоциты или нейроны. Еще немного научной магии - и ученые вырастили из них клетки сердечной мышцы и стенок кровеносных сосудов, после чего «зарядили» их в принтер. Ну, а в качестве гидрогеля, цементирующего клетки друг с другом, исследователи использовали межклеточное вещество из того же самого образца жировой ткани. Одним словом, только натуральные ингредиенты.

Как получить в лаборатории человечские органы? Фото: Личный архив героя публикации

Как получить в лаборатории человечские органы?Фото: Личный архив героя публикации

В ЧЕМ ПОДВОХ

Конечно, основное применение, которое могла бы иметь такая технология – выращивание органов для трансплантации. К тому же использование собственных клеток человека в качестве строительных материалов значительно снижает вероятность отторжения нового органа со стороны иммунной системы. А это крайне важная особенность, которая значительно повышает вероятность выживания пациентов после операции и, как следствие, делает технологию еще более заманчивой. Да и вообще, потерять немного жира и получить взамен новое сердце – таких предложений вы не увидите даже в черную пятницу!

Безусловно, эта новость не может не вызывать восхищения от того, насколько сильно мы приблизились к тем технологиям, о которых раньше слышали только в научно-фантастических книгах и фильмах. Впрочем, несмотря на по-настоящему фантастические результаты, достигнутые учеными, до практического применения здесь все еще далеко. В чем же подвох?

Дело в том, что на данном этапе выращенное сердце не превосходит по размеру кроличье и является лишь моделью этого органа, пусть и очень точной. Структурно оно отлично воспроизводит реальное сердце и состоит из тех же клеток, но пока не способно к самому главному – функционированию. И, хотя каждая клетка представляет собой рабочую единицу, они не взаимодействуют между собой так же, как это происходит в реальном органе. Это как компьютер, в котором есть все необходимые транзисторы, конденсаторы и другие элементы, но они не соединены между собой в единую рабочую электрическую цепь. Хотя внешне такой компьютер будет очень похож на настоящий, посмотреть на нем новый сезон «Игры престолов» у вас вряд ли получится. Разве что ночные сцены и без звука.

Алекс Тышковский дал интервью"КП" Фото: Личный архив героя публикации

Алекс Тышковский дал интервью"КП"Фото: Личный архив героя публикации

ОТДАТЬ ВСЕ В РУКИ ПРИРОДЫ

Впрочем, в отличие от транзисторов, клеткам свойственна самоорганизация. Обмениваясь определенными сигнальными молекулами, со временем они формируют слаженную систему. А значит, вручную собирать из клеток правильную «электросхему», скорее всего, не придется. Достаточно будет поддерживать комфортную для их культивации среду. Так что есть все шансы, что в будущем исследователи доработают технологию и научатся превращать напечатанное сердце в настоящий работающий орган.

Кстати, получение органов для трансплантации – отличный пример задачи, которую современная наука пытается решить одновременно несколькими путями, и каждый из них добивается со временем все больших успехов. Альтернативный подход предлагает переложить ответственность за производство органа на того, кто справляется с этим лучше всех – самой природе. А именно выращивать наши органы в других животных – например, в свиньях. Причем, как и в случае напечатанного на 3D-принтере сердца, речь о том, чтобы полученные таким образом органы состояли из клеток пациента, которому и будет произведена трансплантация. Мысль неплохая, но как же заставить организм свиньи растить в себе, скажем, печень человека?

КАК ВЫРАСТИТЬ В СВИНЬЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКУЮ ПЕЧЕНЬ

Для этого ученый Хуан Карлос Исписуа Бельмонте предложил с помощью очередного магического заклинания последних лет – технологии CRISPR-Cas9 – отключить в эмбрионе свиньи гены, необходимые для образования печени. Кроме того, в тот же эмбрион необходимо внести индуцированные плюрипотентные клетки человека (те самые, что использовались в экспериментe по напечатанию сердца). Тогда впоследствии в организме свиньи сформируются все органы, кроме печени. Этот орган сможет образоваться только из клеток человека, ведь в них гены, которые нужны для формирования печени, не отключались. Вот и все – как итог, получаем свинью с явно выделяющейся на фоне других органов человеческой печенью. Классическая картина утром первого января.

Два года назад, группа Бельмонте продемонстрировала эффективность такого подхода, вырастив крысиные органы в мышах. Тогда же они получили и первых свиней, содержащих клетки человека. Однако, пока и эта технология не готова к использованию и связана с некоторыми нерешенными проблемами. Например, геномы свиней содержат вирусы, которые могут заразить человеческие клетки. К тому же, с точки зрения этики важно не допустить попадания человеческих клеток в мозг свиньи, ведь даже страшно представить, какие мысли могут прийти в голову такому животному.

БИТВА, КОТОРАЯ СПАСЕТ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО

И вот, по законам жанра, на той же неделе, когда мы стали свидетелем качественного прорыва в 3D-печати органов, в журнале Nature Biotechnology были опубликованы результаты исследования, улучшающего методику второго, конкурирующего подхода. В нем ученые качественно увеличили точность системы CRISPR, которая используется для вырезания или модификации интересующих генов. Другими словами, новая версия инструмента допускала меньше ошибок, меняя только те гены, которые было нужно исследователям. А ведь эта задача и лежит в основе улучшения технологии выращивания человеческих органов в свиньях. Именно с помощью системы CRISPR-Cas9 ученые планируют избавить человеческие клетки от генов, необходимых для образования мозга, и, таким образом, предотвратить их появление в свином мозгу. Тот же подход может быть использован, чтобы вырезать из эмбриона свиньи потенциально опасные «чужеродные» вирусы – так сказать, одомашнить свиной геном.

Таким образом, на наших глазах проходит ожесточенная битва между двумя научными подходами к решению одной и той же задачи: созданию человеческих органов для трансплантации. В то время как один из них ставит своей целью «оживить» орган, созданный человеком, другой пытается «очеловечить» то, что создано жизнью.

Какая из технологий победит, угадать сложнее, чем финал «Игры престолов». Но в одном мы можем быть уверены: как бы ни закончилась эта война, она, в отличие от других, не унесет ни одной человеческой жизни, а, напротив, спасет от смерти сотни тысяч больных по всему миру. И разве важно, кто в таком случае победит?

ИСТОЧНИК KP.RU

Понравился материал?

Подпишитесь на ежедневную рассылку, чтобы не пропустить интересные материалы:

 
Читайте также