Москва 24

Наука

06 мая, 08:39

Главная / Истории /

Американские ученые создали искусственное сердце размером с компьютерный чип

Сердце на чипе: можно ли из стволовых клеток выращивать полноценные органы

Команда ученых из Бостонского университета создала "сердце на чипе" – крохотный биоинженерный насос, построенный из клеток человеческого сердца. О том, как и зачем это было сделано, рассказывает научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: портал мэра и правительства Москвы/Гришкин Денис

К середине XX века медицина достигла невероятных высот в пересадке органов. Врачи ежегодно спасали сотни человеческих жизней, пересаживая донорские почки, трахеи и даже сердца. Но с развитием трансплантологии стали понятны и недостатки метода: пациенты часто годами ждали, когда "освободится" донорский материал, да и с этической точки зрения такие операции многими воспринимались неоднозначно.

Поэтому ученые начали задумываться о выращивании искусственных органов, но биотехнологии долгое время оставались не способными на такие чудеса. Собственно говоря, мы и сегодня не можем по заказу сконструировать их искусственно. Но все же за несколько десятилетий наука довольно сильно продвинулась в этом направлении.

Из стволовых клеток пациента можно вырастить достаточно простые органы, например новый кровеносный сосуд или даже мочевой пузырь, пересадив потом его в организм. Конечно, это не массовая практика – пока такие операции проходят лишь в экспериментальных целях.

Главная задача при создании искусственного органа – это его полноценная работа. Сформировать из клеток, допустим, ушную раковину, которая приживется на нужном месте – относительно легко. Главное, чтобы было косметическое соответствие. Вырастить же почку, полноценно фильтрующую и выводящую из организма жидкость, или легкое, способное усваивать кислород, в тысячи раз сложнее – здесь чистой косметикой не обойтись. Именно поэтому во многих лабораториях мира ведутся опыты по выращиванию так называемых органоидов – заготовок настоящих органов, функциональных в той или иной степени.

Исследователи из Бостона начали с изготовления стволовых клеток, перепрограммировав для этого частички человеческой кожи. Эта невероятно сложная операция позволяет вернуть их к зачаточному состоянию, из которого они могут развиться почти в любую ткань. На следующем этапе клеткам "дали команду" строить сердечную мышцу. Это еще один сложный биохимический процесс, в результате которого ученые получили настоящую ткань. Она сформировалась не в чашке Петри (прозрачном лабораторном сосуде в форме невысокого плоского цилиндра), а на специально сконструированном акриловом каркасе, который напечатали на 3D-принтере.

Фото: SCIENCE ADVANCES/CHRISTOS MICHAS/ÇAĞATAY KARAKAN/PRANJAL NAUTIYAL/JONATHAN G. SEIDMAN/CHRISTINE E. SEIDMAN/ARVIND AGARWAL/KAMIL EKINCI/JEROEN EYCKMANS/ALICE E. WHITE/CHRISTOPHER S. CHEN

Конструкция получилась небольшая, ее площадь около трех квадратных сантиметров. При этом в ней предусмотрены крохотные акриловые клапаны, управляющие потоком жидкости. Когда мышечная ткань проросла на каркасе, ученые получили функциональную модель одного из желудочков. Самое удивительное, что микросердце способно биться: оно самостоятельно сокращается, не требуя для этого никакого внешнего воздействия.

Пульс органоида позволяет прокачивать через клапаны жидкость (для эксперимента использовали воду, а не кровь) – и этот процесс отлично виден на демонстрационном видео. Такая биоинженерная помпа способна работать, пока ее клетки получают достаточно энергии из окружающего их питательного раствора.

Конечно, говорить о выращивании полноценного искусственного сердца еще очень рано. Но экспериментальный кардионасос уже может дать исследователям очень много. Ученые могут изучать на нем работу сердечной ткани, тестировать воздействие на нее различных веществ – от лекарств до загрязнителей. Но самое главное – с помощью такой технологии врачи смогут исследовать реакцию органов конкретного пациента без вмешательства в них.

Превратив клетки кожи или крови в стволовые, можно вырастить даже ткани почек или мозга, чтобы затем протестировать на них воздействие различных препаратов. Другими словами, врач сможет узнать, как ваше сердце отреагирует на лекарство, построив масштабную модель органа. Надеемся, никому из вас это никогда не понадобится. Хотя...

закрыть
Обратная связь
Форма обратной связи
Прикрепить файл

Отправить

Яндекс.Метрика

Следите за новостями:

Больше не показывать