«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 01 (8)

Фил Кэмпбелл и его коллеги из американского университета Карнеги-Меллона приспособили струйный принтер для печати "чернилами", содержащими фактор роста стволовых клеток. Таким образом, сделан еще один шаг на пути к печати органов на заказ.

О том, что раствором с живыми клетками можно печатать при помощи струйного принтера, известно уже несколько лет. Более того, ряд экспериментов показал, что клетками можно печатать, слой за слоем, целые живые ткани заданной трехмерной формы.

Однако чтобы таким способом можно было сформировать целый орган, содержащий клетки нескольких типов, нужно было преодолеть ряд сложностей с "многоцветной" печатью, чтобы каждому цвету соответствовали бы клетки мышечных волокон, костной или соединительной ткани, кожи и так далее.

В своих опытах Кэмпбелл использовал специальный струйный принтер, для которого подготовил особые "чернила": раствор, содержащий фактор роста ВМР-2, который провоцирует превращение стволовых клеток в клетки костной ткани.

Затем он покрыл предметное стекло микроскопа фибрином и распечатал на нем при помощи струйного принтера четыре отдельных квадратика со сторонами по 760 микрометров. В каждом — своя "яркость краски", то есть концентрация ВМР-2.

Далее пластинку положили в чашку Петри и равномерно нанесли на нее взрослые стволовые клетки, взятые от мускулов ног мышей. Стволовые клетки, оказавшиеся на участках с фактором роста, начали превращаться в клетки костной ткани. И чем большей была концентрация ВМР-2, тем выше "урожай" дифференцированных клеток. Стволовые же клетки, которые оказались на чистых участках, превратились в мышечные клетки, так как этот путь развития стволовая клетка выбирает по умолчанию.

В прежних опытах ученые выращивали разные типы тканей из стволовых клеток по отдельности. Но, как полагает Кэмпбелл, умение дифференцировать клетки сразу в несколько видов (кость, мускулы…) бок о бок делает эту технологию более близкой к природному процессу, во время которого стволовые клетки дифференцируются рядом, в пределах тела.

"Вы можете создать такую структуру подложки, в которой один конец будет развивать кость, еще один край — сухожилие, а третий — мускулы. Это обеспечивает вам больший контроль над регенерацией ткани", — говорит автор работы.

Соавтор этого исследования, профессор робототехники Ли Вейсс, который помог Кэмпбеллу в создании биопринтера, предостерегает от преждевременных оваций: "Я могу напечатать довольно сложные вещи. Но, вероятно, один из самых серьезных ограничивающих факторов (для данной технологии) — это понимание биологии. Нужно точно знать, что именно печатать".

Испытан ударный метод лечения коронарных сосудов

Рост кровеносных сосудов за 4 недели (новые отмечены красным пунктиром) в сердечной мышце свиней. Слева: животное из контрольной группы. Справа: животное, получавшее терапию ударными волнами

Хироаки Симокава и его коллеги из Высшей школы медицины университета Тохоку успешно применили ударные волны, направляемые на сердце, для лечения заболевания его сосудов.

Заболевание коронарных сосудов, когда в них вырастают тромбы, — одна из основных причин смерти людей. Медикаменты, ангиопластика или шунтирование может иногда помочь при такой болезни. Но не всегда.

Единственной серьезной надеждой пациентов является выращивание новых кровеносных сосудов. Это можно сделать с помощью клеточной и генной терапии, однако тут не обойтись без хирургического вмешательства.

Потому Симокава решил, что для таких людей нужно развивать экстракорпоральную терапию, то есть лечение без проникновения в тело. И такой метод был найден: опыты сначала на культивируемых клетках кровеносных сосудов человека, потом на животных, а теперь — клинические испытания на людях показали, что механические ударные волны, направляемые на сердце снаружи, через грудную клетку, стимулируют в нем рост новых кровеносных сосудов.

Для своей терапии авторы создали специальный генератор ударных волн, способный фокусировать волны давления с большой точностью на нужном участке сердечной мышцы — размером с пару квадратных миллиметров.

В типичном сеансе терапии медики попеременно действовали на 20–40 участков сердца, подавая по 200 импульсов на каждый из них. Для того, чтобы сосредотачивать воздействие точно на проблемной зоне, Симокава использовал трехмерное изображение сердца больного.

Терапию испытали на 9 пациентах с последней стадией заболевания коронарных сосудов: у всех них было отмечено увеличение потока крови и смягчение симптомов заболевания.

Риск при этой терапии — аритмия и повреждения сердечной мышцы. Однако в данных испытаниях никаких негативных последствий выявлено не было.