Десять технологий, которые обязательно изменят мир

Эксперименты со стволовыми клетками помогут сократить количество хирургических вмешательств
Дженифер считает, что шприц может заменить скальпель

Каждый год только в Америке более 700 тыс. пациентов переживают операции на суставах. Процедура представляет собой замену коленного или тазобедренного сустава на искусственный. Это крайне болезненная операция, и поэтому многие пациенты идут на нее крайне неохотно, придумывая всяческие причины для того, чтобы ее отложить. Дженифер Елисеефф, которая работает в Университете имени Джона Хопкинса биоинженером, надеется изменить положение. Она планирует вообще отказаться от хирургического вмешательства при помощи новой технологии — впрыскиваемых тканей. Вместе с коллегами она разработала способ, который позволяет впрыскивать новый сустав, состоящий из смеси полимеров, клеток и стимуляторов роста. Состав этот, будучи введенным в живую ткань, загустевает и образует здоровый сустав. «Мы не стремимся оптимизировать существующую технологию, мы заменим ее более передовой, не требующей операционного вмешательства», — говорит Елисеефф.

Дженифер принадлежит к растущей армии ученых, которые расширяют границы применения искусственных тканей в медицине. Они давно мечтали выращивать «запчасти» для человеческих тел в лаборатории. Последние 30 лет они создавали ткани на полимерных костяках. И хоть небольшой успех и был достигнут: фрагменты хрящей и кожи им вырастить удавалось, — на костяках большего размера ткани быстро умирали. И даже если решить и эту, последнюю проблему, это не избавит пациентов от хирургического вмешательства. Так что Елисеефф, в числе прочих, обратила свои взоры на впрыскиваемые системы: они гораздо менее инвазивны и существенно дешевле. В этом деле, скорее всего, шприц быстрее добьется успеха, чем скальпель, и Дженифер находится в первых рядах тех ученых, кто претворяет эту мечту в жизнь.

Елисеефф и коллеги пока что впрыскивали ткани мышам и выращивали у них новые хрящи. Они добавляли к хрящевым клеткам жидкий светочувствительный полимер и вводили этот состав грызунам в спину.

Затем облучали животных ультрафиолетом, который проникает сквозь кожу, что вызывало загустение полимера и инкапсуляцию клеток. Со временем клетки делились и превращались в хрящ. Для проверки эффективности методики исследователи впрыскивали такую жидкость в коленные суставы трупов. При помощи оптоволоконной трубки и телевизионного монитора ученые следили за процессом загустения. «Значение этих экспериментов невозможно переоценить», — считает Джеймс Венц, хирургортопед из Больницы имени Джона Хопкинса (он помогает исследователям).

И хоть ученые пока сосредотачивали основное внимание на хрящах и кости, многие наблюдатели считают, что технология найдет применение и в области лечения сердца и печени. Таким методом можно будет заменять поврежденные участки органов или просто улучшать их функционирование, считает хирургпедиатр Энтони Атала. В случае отказа сердечной мышцы сегодня производится вскрытие грудной клетки и хирургически вставляется клапан или мускульная ткань. Новая технология позволит просто впрыскивать нужную комбинацию клеток и подавать сигнал к их загустению.

Следующая цель для Елисеефф и ее коллег — так называемые «стволовые клетки». Это производные от костного мозга, которые служат основой для развития целых колоний специализированных клеток. Дженифер и ее коллеги даже научились растить новый хрящ одновременно с костной тканью. До сих пор этот аспект оставался самым сложным. Исследователи создавали пласты полимерно-тканевых смесей и подавали каждому из слоев специфические сигналы. Эти сигналы вызывали в клетках реакцию, и клетки превращались либо в кость, либо в хрящ. Подобные гибридные материалы могли бы облегчить операции по замене коленных суставов. Например, таких, при которых хирургам приходится заменять верхнюю часть голенной кости и хрящ, находящийся над ней.

Ученые вряд ли смогут выращивать целые органы в ближайшем будущем. Елисеефф ставит перед собой задачи, куда более скромные: в ближайшее десятилетие наладить производство на основе этой технологии. Но для тысяч пациентов даже такие, казалось бы, скромные успехи, станут настоящим спасением.

MIT Technology Review (c)2003

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2003).