Свинью можно разобрать не только на сало и мясо, но и на... протезы для пациентов-сердечников, реципиентов печени и тех, кому угрожает гангрена, свиные протезы дефицитных сосудов -бесклеточные каркасы мелких артерий - проходят испытания в харьковском институте криобиологии и уже готовятся к переезду в Израиль.

Обычно человеку хватает своих кровеносных сосудов: если они не забиты холестериновыми бляшками, не закупорены и не порваны, то думать о недостатке сосудов человеку не приходится. Однако ежегодно россиянам требуются десятки тысяч новых сосудов — искусственных, донорских или собственных, пересаженных с одного участка на другой.

Синтетические или натуральные сосуды необходимы для аортокоронарного шунтирования при ишемической болезни сердца, «вставок» при радикальных операциях и трансплантациях печени, для хирургического лечения травм и поражений сосудов, грозящих гангреной, например. Показаний для сосудистого протезирования более чем достаточно, главное — все сопряжены с высоким риском смерти.

ПРОБЛЕМНЫЕ СОСУДЫ

Если речь идет о капиллярах — мелких периферических сосудах, то их пересаживать не надо, такие сосуды можно вырастить внутри самого пациента. Для этого достаточно вводить в зону поражения кольцевую молекулу ДНК, в составе которой есть человеческий ген VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Синтезируемый с него белок и стимулирует рост капилляров. Так как капилляры состоят из минимального комплекта клеток, то никаких проблем с неполноценностью сосудов не возникает, рассказывает кандидат медицинских наук Роман Деев, ответственный редактор журнала «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия».

   Артерии и вены не имеют принципиальных различий в строении, но первые несут кровь от сердца, вторые — к сердцу. Сосуды системы микроцирку-ляторного русла (капилляры, венулы, артериолы и пр.) — это «мост» между венами и артериями. Строение артерий и вен — самое сложное. Они состоят из десятка разновидностей клеток, каждая из которых представлена несколькими слоями. В зависимости от строения артерий и вен их разделяют по типам: эластичные, промежуточные, мышечные. Типы сосудов отличаются по толщине, тканевому составу, количеству клеточных слоев, механическим характеристикам и функциям. В иерархии сложности капилляры стоят на последней ступени. Они сформированы всего лишь одним слоем уплощенных клеток — эндотелиальных.

«Вырастить мелкие сосуды? Да без проблем, — продолжает Роман Деев. — Более того, есть данные, что в запущенный геном VEGF процесс формирования сосудов включаются гладкомышечные элементы и фибробласты. Так что с течением времени капилляры могут эволюционировать в сосуды большего диаметра. Об этом же косвенно свидетельствуют данные клинических исследований». Если сосуд крупнее капилляра нужно восстановить не в будущем, а «здесь и сейчас», то задача сильно усложняется. И здесь без хирургического протезирования не обойтись.

В сосудистой хирургии медики используют родные (аутологичные) сосуды пациентов и синтетические протезы. Так, заменить участок крупного сосуда, например аорты, можно синтетикой. По словам президента Российского общества ангиологов и сосудистых хирургов Анатолия Покровского, синтетические протезы и служат долго (до 30—40 лет), и выдерживают высокое давление крови, и сочетаются с регенераторными процессами окружающих живых тканей. Самые уязвимые и проблемные сосуды — артерии малого диаметра (менее 6 мм). Именно из-за них развивается ишемическая болезнь сердца и гангрена.

Лекарственные препараты, улучшающие кровообращение, эффективны в течение всего нескольких месяцев. А синтетические протезы, пригодные для крупных сосудов, совсем не подходят артериям малого диаметра: место шва (анастомоз) обрастает соединительной тканью, сосуды закупориваются, начинаются тромбозы. «Золотым стандартом» сосудистых протезов малого диаметра признаны аутологичные сосуды, то есть полученные от самого пациента. Никаких биотехнологических чудес: хирурги просто вырезают подкожные вены и заменяют ими коронарные артерии сердца, например. Так проводят не только аортокоронарное шунтирование: по такому же принципу хирурги снабжают сосудами другие органы и части тела.

УДОБРЕНИЕ ДЛЯ СОСУДОВ
Ген VEGF уже используется в исследованиях и для лечения ишемии конечностей. Так, ФГУ «Россий-сий кардиологический научно-производственный комплекс Мин-здравсоцразвития РФ» получило разрешение на клинические испытания содержащего ген препарата. Другой прототип на основе гена VEGF165 разработан в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева и Институте биологии гена РАН. А продукт Института стволовых клеток человека уже прошел клинические испытания и получил в Минздраве регистрационное удостоверение.

Ежегодно в России выполняется около 15 тысяч операций аортокоронарного шунтирования. А нуждающихся — в несколько раз больше. Поданным российских и зарубежных медиков, примерно у трети пациентов их собственные сосуды не могут быть использованы для протезирования. Одним людям требуется слишком много сосудов, поэтому собственных не хватает; у других слишком значительны дегенеративные изменения, поэтому и менять шило на мыло врачи не решаются.

«Есть и такие пациенты, у которых нельзя забрать сосуды в силу анатомических особенностей, — поясняет доктор медицинских наук, заведующий отделом экспериментальной криомедицины Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины Борис Сандомирский. — Еще одна проблема — это ограниченный «срок годности» аутологичных трансплантатов: на новом месте они работают около пяти лет. Вот и получается, что, например, для повторного аортокоронарного шунтирования сосудов может не хватить».

ДЕФИЦИТНЫЕ СОСУДЫ ОТ СВИНЬИ

Ученые из Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины под руководством Бориса Сандомирского пытаются приживить человеку свиные сосуды. Идея такова: создать каркасы свиных сосудов, которые можно заселять сосудистыми клетками, получая таким способом полноценные протезы. Почти как у Паоло Маккиарини, который создает каркасы трахей и заселяет их стволовыми клетками. Но в биореакторе Сандомирского клетки не стволовые, а сосудистые. «Это двух- или трехслойные тканево-клеточные структуры, выращиваемые in vitro на основе сосудистого каркаса, — объясняет Борис Сандомирский. — На первом этапе на него наслаивают гладкомышечные клетки стенки артерий, затем — эндотелиальные клетки реципиента».

Сандомирский уверен: естественные бесклеточные ксеногенные (полученные от животных) каркасы много лучше синтетических материалов; они обладают прекрасными механическими свойствами и в организме реципиента постепенно преобразовываются внеклеточным матриксом самого реципиента. Свиные сосуды, от которых остались только соединительнотканные каркасы (ни мышечной прослойки, ни эндотелия в этих «трубках» не было), Борис Сандомирский уже получил.

СОСУДИСТАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ
Биотехнологи не первый год пытаются создать аналоги сосудов мелкого и среднего диаметра за счет тканей донора или самого пациента, клеточных технологий и 30-принтеров. Например, биологи вшивали животным стеклянные трубки, после удаления которых под кожей оставались каркасы из соединительной ткани. Они были пригодны для реконструкции сосудистого русла, но все-таки себя не оправдали. «Парулет назад, например, биологи создали клише в виде эндотелизированных трубочек из полимолочных кислот», — рассказывает «Деталям мира» Роман Деев. Когда биоразлагаемый каркас растворялся, культура сосудистых клеток, посеянная на него, оставалась — получался кровеносный сосуд малого диаметра. В 2011 году исследователи из Германии под руководством Гюнтера Товара (G nterTovar), руководителя проекта из Фраунгоферовского института инженерии и биотехнологии (Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology), предложили печатать сосуды на трехмерном струйном принтере полимерными чернилами. Чернильные сосуды пока проходят испытания. Ученые из Новосибирска и Германии (НИИ кардиологии СО РАМН, Сибирский Государственный медицинский университет Росздрава и Университет Ростока) заселяют стволовыми клетками каркас, полученный из сосудов. То есть работают в точности как Маккиарини, только в основе не трахея, а кровеносный сосуд — более мелкая и тонкая полая структура. Есть у биотехнологов и несколько иной подход — заселять стволовыми клетками коллагеновый матрикс, а не «обесклеточенный» сосуд.

Испытания идут полным ходом. «Мы планировали проверить биосовместимость полученных каркасов. Также необходимо было выяснить, развивается ли реакция иммунного отторжения, формируются ли тромбы, — рассказывает профессор Сандомирский. — Оказалось, что для сосудистых протезов даже биореакторы не нужны: организм экспериментальных животных сам наращивает необходимые клеточные слои». За год ученые пересадили такие протезы сначала десятку мышей, после 15 диким кроликам. Не без потерь, признаются биологи: некоторые животные погибли. «Вы должны понимать, что наши эксперименты идут в жесточайших условиях, — продолжает Борис Сандомирский. — Мы не используем ни антикоагулянты, ни иммуносупрессанты».

Это означает, что если уж сосуды прижились, то это навсегда: тромбы не формируются, иммунитетом трансплантаты не отторгаются. Хороший результат налицо: одна из крольчих через месяц после операции забеременела и родила. Никаких патологий во время беременности и родов не наблюдалось, крольчата родились здоровыми. И это после замены брюшной аорты! Ну что нам кролики и мыши, задастся вопросом читатель? Человеку-то когда от всех этих исследований станет легче? Борис Сандомирский говорит, что совсем скоро: «У нас есть договоренность с нашими коллегами из Израиля. Они готовы провести сертификацию и клинические испытания. Этот процесс займет полтора-два года».

РЕЦЕПТ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАРКАСОВ
В асептических условиях в течение 30 мин. после забоя выделить из свиньи сосуды. Трижды промыть охлажденным до 4°С физиологическим раствором с добавлением антибиотиков (100 МЕ/мл пенициллина, 100 мг/мл стрептомицина, 6 мг/мл флуконазола). Поместить артерии в стерильные криостойкие контейнеры и поместить их в пары жидкого азота. В таком состоянии сосуды могут храниться неограниченно долго. При необходимости достать из криоконтейнера и отогреть на водяной бане при температуре 37°С. В течение 90 мин. после отогрева облучить. Каркасы можно пересаживать в организм животного (человека) без предварительно помещения в биореактор: был бы каркас, клетки сами нарастут.

В том, что свиные сосуды будут пригодны для человека, сомнений у профессора почти нет. Ведь свиные сердечные клапаны людям пересаживают (в том числе и в Москве). А после клинических испытаний или параллельно с ними Борис Сандомирский планирует создать банк свиных сосудов: «Этот проект будет коммерчески выгодным: один сосудистый протез будет стоить около 10— 30 тысяч евро». Потребность в сосудах оценивается в десятки тысяч ежегодно. Без них люди умирают или остаются инвалидами. Так что трансплантологам есть для кого работать.