Журнал «Вокруг Света» №8 за 2003 год

17.38 Командующим Северным флотом принято решение о возвращении кораблей и судов, участвовавших в спасательной операции, в свои базы.

Владимир Шигин, капитан 1-го ранга

Медпрактикум: Ребро Адама

Все мы знаем о том, что и огромный кит, и маленькая мышка в начале свой жизни состояли всего из одной-единственной клетки. Делясь, эта клеточка постепенно превращалась в большой и сложный организм, состоящий из самых разнообразных органов. Люди давно мечтают вырастить гомункула в пробирке и, похоже, уже вплотную подошли к решению этой задачи. Сегодня биологи, взяв совсем немного настоящих живых клеточек человека, могут построить не только полнофункциональный кожный покров, но и воссоздать кусочек печени или сердца.

Принято считать, что работы в области тканевой инженерии ведут свой отсчет от пионерских исследований профессора Ховарда Грина (Harvard Medical School), который в 1975 году предложил оригинальный способ культивирования и размножения клеток кожи человека в пробирке, или, как принято говорить, in vitro. Грин сумел получить многослойные пласты клеток, которые по своему строению были близки к нормальной человеческой коже, точнее, к ее верхнему слою, эпидермису.

В ходе первых экспериментов ученым удавалось получать из 1 клетки-прародительницы всего 10 дочерних, но уже через несколько лет это число возросло до 10 тысяч. Иначе говоря, из 1 см2 донорской кожи можно было получить 1м2 кожного покрова.

В 1981 году появилось описание двух успешных экспериментов по применению клеточных пластов, которые были получены в лабораторных условиях для восстановления кожи после обширных поверхностных ожогов (40—60% от общей поверхности кожи). В качестве исходного клеточного материала использовались клетки кожи самих пациентов, то есть аутологичные клетки. В настоящее время проводятся и работы в области тканевой инженерии на аллогенных, то есть донорских, клетках.

Профессия будущего

В 2000 году авторитетный американский журнал «Тайм» опубликовал список наиболее перспективных профессий наступающего десятилетия. Верхнюю строку в этом рейтинге заняла тканевая инженерия. Во многих университетах США и Западной Европы один за другим открываются центры тканевой инженерии. Обычно студенты, получая степень бакалавра на «традиционных» факультетах, завершают образование степенью магистра или доктора, специализируясь в области тканевой инженерии. Сходная система обучения работает и в нашей стране, в Пущинском государственном университете. Там ведется подготовка магистров в области тканевой инженерии, а принимают на обучение бакалавров, имеющих специальность биофизика.

Не кожей единой

Клеточные пласты (как монослойные, так и многослойные) характерны для тканей, называемых эпителиальными. Другой важный тип тканей – мезенхимальный – специфичен тем, что клетки в нем распределены в трехмерном внеклеточном матриксе. Одна из основных функций таких тканей – соединительная, связующая части организма между собой. Кожа человека состоит из верхнего защитного слоя – эпидермиса и слоя соединительной ткани – дермы. Для реконструкции соединительной ткани недостаточно только наличия необходимого количества определенного типа клеток – в этом случае нужно воссоздать внеклеточный матрикс.

Первым эту задачу решил профессор биологии Массачусетского технологического института Юджин Белл. Он приготовил раствор основного белка внеклеточного матрикса – коллагена, а затем внес в этот раствор суспензию клеток – фибробластов. И за те несколько минут, пока раствор превращался в гель, внутри него сформировались волокна, вдоль которых и распластались клетки. Самым же удивительным оказалось то, что клетки внутри этого геля могли жить более месяца, при этом кардинально реорганизуя внутреннюю структуру биоматериала. Гель уменьшился в размере в несколько раз и стал более плотным и прочным, причем структура получившегося трехмерного коллагенового геля вполне соответствовала прототипу, поэтому он мог служить аналогом соединительной ткани.

К 1980 году были независимо реконструированы основные компоненты кожи – эпидермис и дерма. А спустя недолгое время нанесением эпидермального пласта на коллагеновый гель с фибробластами in vitro был получен первый полнослойный аналог кожи.