Пламенный насос. Естественная история сердца

Другие лаборатории, занятые этой проблемой, не пытаются построить новые сердца, но изучают использование аналогичным образом перепрограммированных участков сократительных клеток. Исследователи из Великобритании и Германии под руководством Сиан Хардинг, профессора Имперского колледжа Лондона, смогли вырастить заплатки, состоящие из человеческих миоцитов, которые затем пришили к сердцам живых кроликов, где они стали полностью функциональной тканью сердечной мышцы¹⁷⁵. В связи с тем, что вскоре начнутся испытания на людях, есть надежда, что этот метод позволит кардиологам заменить неспособную к сокращению рубцовую ткань, которая образуется после инфаркта миокарда.

Но заплатки из клеток миокарда не создают сердца, и одна из главных проблем, с которой сталкиваются Отт и его коллеги, заключается в том, чтобы заставить перепрограммированные клетки формировать трехмерные структуры, в том числе коронарные кровеносные сосуды, которые потребуются для питания вновь созданных сердец. Эти структуры должны создавать сами клетки, будучи не просто строительными блоками, но и участниками производственного процесса. Невыносимо сознавать, что программы подобного поведения уже есть внутри клетки, закодированные в генетическом портфеле, но по-прежнему недоступны ученым, которые все еще ищут способы запустить это поведение.

Пока Отт с коллегами не смогут «щелкнуть тумблером», они будут импровизировать. Не имея возможности создать кровеносные сосуды с нуля, они решили начать с того же места, с которого они начинают, работая с сердечной тканью: с лесов – в данном случае с участка децеллюляризованного кровеносного сосуда. Как и все остальное сердце, коронарные кровеносные сосуды, которые его снабжают, после того как их клеточные компоненты растворяются, оставляют каркас из соединительной ткани.

– Мы говорим клетке: «Вы – незрелая клетка кровеносного сосуда, и, кстати, вот вам труба. Не могли бы вы просто проложить ее для меня». И клетки это делают, – рассказал мне Отт. – Вот что действительно уникально в наших строительных лесах – в этих децеллюляризованных органах у нас на самом деле есть неповрежденные трубопроводы.

Создание трехмерных структур для замены неисправных человеческих аналогов остается серьезной проблемой. Но использование ранее существовавшего каркаса, в данном случае каркаса соединительной ткани из ранее функционировавшего кровеносного сосуда, не единственное направление исследований, разрабатываемое для ее решения.

Гленн Годетт, биомедицинский инженер из Вустерского политехнического института, также работает над терапевтической регенерацией сердца, но решил использовать совершенно другой тип структуры после того, как один из его аспирантов вернулся с обеда с чем-то удивительным, что он обнаружил в кафетерии.

Я встретился с Годеттом в его лаборатории, чтобы обсудить, что произошло дальше.

Он начал с объяснения того, что любой, кто работает над восстановлением поврежденного сердца, да и любого поврежденного органа, если уж на то пошло, сознает значимость кровеносных сосудов – диаметр многих из которых варьируется в пределах микроскопических размеров.

– Когда сердечная мышца не получает достаточно кровотока, она погибает, – сказал мне Годетт.

Это, как ранее указывал и Отт, вызывало особую озабоченность при изучении регенерации сердца и оказалось камнем преткновения в собственных исследованиях Годетта. Хотя его команде удалось заставить сердечные клетки расти на каркасах кровеносных сосудов вокруг децеллюляризованного сердца, они не смогли полностью воспроизвести его структурную и функциональную сложность.

– И вот почему мы придумали это, – сказал Годетт, предлагая мне рассмотреть что-то маленькое и зеленое.

Я осторожно держал предмет, восхищаясь его прожилками и тем, как он удивительно похож на лист шпината, который ученый, возможно, купил в продуктовом магазине. Годетт заверил меня, что это именно он и что именно так оно и было.

– Эти прожилки переносят воду, – сказал он. – Наши вены переносят кровь. С инженерной точки зрения и те и другие переносят жидкости. Поэтому Джош Гершлак, тогда мой аспирант, сказал: «Если мы избавимся от всего шпината, останутся ли у нас эти сосуды?» И вот тут-то и начался весь эксперимент.

Как и Отт с донорскими сердцами, Годетт и Гершлак (ныне постдок) выдерживают листья шпината в химической ванне, которая лишает их клеток, но сохраняет внеклеточный каркас. Аналогичным образом это позволяет сосудам сохранять свою первоначальную структуру и предотвращает отторжение этой структуры иммунной системой конечного реципиента.

Годетт устроил мне экскурсию по своей лаборатории, во время которой я увидел, как готовятся образцы. Используемые листья шпината подвешены по отдельности в небольших бутылочках примерно на 1,2 метра ниже емкости со специальным детергентом, подающимся самотеком. Стекая вниз, капли детергента движутся в тонких резиновых трубках, каждая из которых оканчивается иглой для подкожных инъекций большого диаметра, вставленной в кончик черенка листа.