Киборги на подходе?
Сама по себе пересадка органов давно не представляет проблемы. Важно соблюдать три простых правила: дождаться донора, иметь рекомендации к проведению операции и иметь возможность её пережить, а также соблюсти все необходимые условия для того, чтобы реабилитация прошла с минимальными осложнениями.
Безусловным лидером по количеству пересадок многие годы являются почки. Только в 2018 году трансплантологи во всём мире выполнили 90 306 трансплантаций почки. При этом в 36,5% случаев органы пересаживали от живого донора. С высокой эффективностью врачи пересаживают людям сердце, печень, части поджелудочной железы, кишечник. Операции на внутренних органах, повреждения которых локальны, тоже проводят массово и с большим успехом. Например, существенный опыт медикам удалось накопить в трансплантации костного мозга, сухожилий, тканей и соединений, роговой оболочки глаза, кожи, сердечных клапанов, нервов и вен.
Президента Чехии ждёт операция из-за травмы руки
Глаз-алмаз
Несмотря на то что роговицу глаза пересаживают давно, успешно и относительно массово, до полноценной пересадки глаза от живого или только что умершего донора ещё далеко. Врач-офтальмолог Андрей Сумской отметил, что проблем с такой трансплантацией сразу несколько.
Кератопластика [пересадка роговицы] стала возможной во многом благодаря тому, что в этой части органа зрения нет кровеносных сосудов. Нельзя сказать, что менять роговицу можно раз в месяц, но в случае развития каких-то заболеваний органов зрения сквозная кератопластика не представляется чем-то невозможным. Известна и примерная стоимость — около 150 тысяч рублей
Пересадка сетчатки (органа зрения, который и формирует картину окружающего мира с помощью фоторецепторов, передавая зафиксированное по зрительному пути) пока задача невыполнимая. Врач-нейроофтальмолог Яна Карнаухова отметила, что пересадка сетчатки может не помочь пациенту вернуть зрение, если повреждение зрительного пути находится там, куда добраться хирургическим путём невозможно.
Зрительный путь на сетчатке глаза только начинается. Заканчивается он в затылочной части, и установить точный участок повреждения очень сложно. Заменить зрительные нервы и всю “трассу” от глаза до мозга невозможно, наука до такого состояния будет развиваться ещё очень долго. Пересадка одной только сетчатки при повреждении зрительного пути “в глубине” не поможет
Но проблема пересадки глазного яблока целиком или сетчатки — это не сугубо российская недоработка. Японские медики из института RIKEN успешно вырастили сетчатку из стволовых клеток пациентки и даже смогли пересадить её в глаз. Зрение к пациентке до конца так и не вернулось, особенного чуда не произошло — незначительные улучшения наблюдались не слишком долго.
Операция “Невероятная скорость”. Трамп рассказал, когда в США появится вакцина от CoViD-19
Пересадить сетчатку, выращенную из стволовых клеток доноров, тоже пока не получается. И дело не только и не столько в том, что на выращивание сетчатки из стволовых клеток требуется примерно год времени и 200 тысяч долларов на работу биотехнологов, сколько спорная возможность, что такой орган приживётся правильно.
Исправить ситуацию хотят нейроофтальмологи Университета Монаша. Устройство под названием Gennaris, разработанное при содействии нескольких инженерных групп, состоит из беспроводного передатчика, камеры, а также имплантированного в мозг микроэлектрода, который стимулирует определённые участки мозга, отвечающие за восприятие зрительной информации. По задумке австралийских учёных, по специальному “мосту” информация в виде импульсов будет передаваться по зрительному пути, не затрагивая повреждённые нервы.
Операция “Звёздочка”. Как партизаны спасли сирот, которых немцы готовили на донорство и эксперименты
Этот сигнал должен поступать напрямую в ЦНС, а специальные датчики, имплантированные в мозг, будут стимулировать мозг на обработку этих данных. Как это будет работать на практике, пока не знает никто. Хирург-офтальмолог Василий Прилепский отметил, что система бионического зрения не изучена должным образом и потенциально может привести к тяжёлым последствиям.
Импульсная модуляция и синхронизатор между органами зрения и мозгом — это термоядерный реактор в медицине. Технология понятна, но реализовать никто не может. Бионическое зрение примитивно, если изучать его как схему. Но пока реализация и точные процессы непонятны. Но стимулирование отдельных зон мозга может привести, например, к приступам эпилепсии. Что будет с пациентом в этом случае, хорошо понятно, и я думаю, что австралийские коллеги знают, на какой риск идут
Ноги, руки, голова
Несмотря на то что в клеточную терапию биотехнологические стартапы вкладывают миллиарды долларов, выращивать донорские органы пока не получается. Даже трёхмерная биопечать, о которой все говорят последние несколько лет, не работает так, как было запланировано изначально.
Первая подобная операция состоялась в 2018 году. Американские медики пересадили пенис и часть мошонки молодому морпеху, потерявшему гениталии после взрыва. Через год медики отчитались, что провести подобную операцию позволила частично уцелевшая мочеполовая система, пациент чувствует себя хорошо. Отмечалось, что после трансплантации мужчина прошёл полный курс иммуноподавления, чтобы избежать отторжения донорского органа. В результате в пенисе восстановилась чувствительность, пациент начал фиксировать постоянную эрекцию и позднее заявил, что может ощущать оргазм.
Нейрохирург Ираклий Ломидзе отметил, что некоторые факты о человеческом организме могут казаться невероятными и “пришить донорский пенис” гораздо проще, чем установить больному донорскую ногу.
Конечности с точки зрения сложности проведения операции — это всё равно что трансплантация мозга. Во-первых, требуется практически полная совместимость донора и пациента по группам крови и основным показаниям, во-вторых, нет никаких гарантий, что настолько сложная часть тела приживётся. Проблема с конечностями в том, что их чувствительность после таких операций гарантированно будет снижаться, поэтому о полноценном восстановлении нервных окончаний, такой же моторике, как и до операции, речь вести пока нельзя
По словам Ломидзе, гораздо больших шансов на успех хирурги-трансплантологи могут добиться, если операция будет проводиться в тех же условиях, при которых мужские руки пришили пострадавшей в ДТП жительнице индийского города Пуна. После этой операции чувствительность рук не восстановилась до конца, девушка до сих пор не чувствует пальцев. Однако ключевые параметры моторики оказались в норме.
Всему голова
В апреле 2019 года стало известно, что российский программист Валерий Спиридонов, страдающий тяжёлой формой мышечной атрофии (синдром Верднига-Хоффмана), отказался от пересадки головы. Провести уникальную операцию планировал итальянский хирург Серджо Канаверо, которого многие коллеги, как за границей, так и дома, обвиняли в желании “похайпить” на уникальном пациенте даже под угрозой летального исхода. Однако изучение медицинских достижений Канаверо дало неожиданные результаты: за месяц до отказа Спиридонова от операции по смене поражённого болезнью тела на здоровое команда Канаверо успешно срастила рассечённый спинной мозг собакам.
Прямая трансляция: Врачи рассказывают об операциях Рук-Базук
Серджо Канаверо и его коллега Жень Сяопин сообщили, что эксперименты на 12 собаках завершились успехом, что доказывает возможность проведения таких операций на людях. Всем собакам учёные перерезали спинной мозг в области десятого грудного позвонка. Семь собак позднее получили инъекции по 2 мл полиэтиленгликоля, остальным собакам вводили лишь 0,5%-ный раствор соли.
Первая успешная пересадка головы человека проведена в Китае
Спустя полгода всех собак, кроме двух биглей из контрольной группы, усыпили. Полученные пробы из спинного мозга показали, что полиэтиленгликоль, введённый собакам, оказался способен “склеивать” рассечённые клеточные мембраны. Этот же метод, по словам Канаверо, можно распространить и на человеческие ткани. Отличительной особенностью препарата, по данным итальянского хирурга, стал запуск механизма по росту новых клеточных соединений, в результате которого спинной мозг собак практически полностью вернулся в исходное состояние.
Нейрофизиолог Валентин Кучков отметил, что на текущем этапе развития науки пересадка головы не имеет никакого смысла, потому что после такой процедуры человек не сможет двигаться и будет парализован.
Главная проблема состоит в том, что ЦНС после пересадки не сможет восстановиться. Синапсы не будут работать. Это как директор молочного завода придёт руководить атомной электростанцией — ничего понять нельзя, как, куда и что. То же самое будет при пересадке головы. Головной мозг и нервные окончания в теле взаимосвязаны, и науке пока не известно, как перенести вместе с головой все настройки нервной системы
Рассуждая о том, когда наука и медицина будут в состоянии проводить операции такого уровня и люди смогут в буквальном смысле слова “собирать себя по частям”, медики отмечают, что на такие достижения понадобится не менее 150–200 лет и 20-кратное увеличение финансирования научных исследований.
В России вырастили клетки сетчатки, встраивающиеся в глаза
Технология станет основой революционного лечения глаукомы
Читайте также:
Ученые МФТИ в сотрудничестве с исследователями Гарварда вырастили клетки сетчатки, которые способны врастать в глаза. Это первая в мире успешная попытка трансплантации ганглионарных клеток (нейроны сетчатки, которые разрушаются при глаукоме), полученных из стволовых клеток в лабораторных условиях. Далее выращенные клетки нужно будет трансплантировать в сетчатку. Ученые проверили технологию на мышах и удостоверились в успешном встраивании клеток и их выживании на протяжении года. В дальнейшем исследователи планируют создать специализированные банки клеток, которые позволят индивидуально подбирать терапию для каждого пациента.
Операция «Трансплантация»
Первую в мире успешную попытку выращивания и трансплантации ганглионарных клеток сетчатки из стволовых произвели ученые лаборатории геномной инженерии МФТИ в сотрудничестве с исследователями Гарвардской медицинской школы. Ганглионарные клетки ответственны за передачу зрительной информации, и именно они повреждаются при глаукоме. Ученым удалось не только вырастить нейроны (ганглионары считаются специализированными нейронами), но и трансплантировать их в глаза мышей, добившись правильного врастания искусственной ткани сетчатки. Как известно, без лечения развитие глаукомы может привести к необратимому повреждению части зрительного нерва и, как следствие, потери части визуального поля. Прогрессируя в течение долгого времени, эта болезнь может привести и к полной слепоте.
Клетки сетчатки были выращены в специальных органоидах, ткань формировалась в пробирке, рассказал «Известиям» младший научный сотрудник лаборатории геномной инженерии МФТИ Евгений Кегелес. Потом эти клетки пересадили мышам, которые были распределены в несколько групп.
– Были мыши с моделью глаукомы, мыши с повышенным внутриглазным давлением и те, у которых были удалены собственные ганглионары, – отметил Евгений Кегелес. – Были также новорожденные мыши: мы проверяли гипотезу более успешной приживаемости молодых ганглионарных клеток в формирующейся сетчатке. В результате оказалось, что клетки встроились и прорастили аксоны, которые позволят связать глаз с мозгом. Улучшенная выживаемость клеток у новорожденных мышей дает нам перспективное направление для поиска наилучшего микроокружения.
По словам Евгения Кегелеса, эти клетки успешно просуществовали внутри сетчатки 12 месяцев, что является серьезным сроком для такого исследования. Ученым удалось убедиться, что они получают зрительные сигналы, однако то, что клетки передают сигналы в мозг, со стопроцентной уверенностью утверждать пока нельзя.
– Мы точно знаем, что выращенные клетки встраиваются куда надо, протягивают аксоны в мозг, но их функциональность оценить пока невозможно, – объяснил Евгений Кегелес. – Это связано с тем, что до сих пор нам не удалось вырастить большое количество клеток. Это вопрос ближайших лет.
По его словам, исследователям нужен год, чтобы они смогли оценить функциональность клеток на мышиных моделях. В течение этого времени можно будет получить доказательство, что клетки не просто правильно встроены в структуру глаза, а они именно «видят».
Клеточный банк
Сейчас мышиные клетки сетчатки удается вырастить примерно за 21 день. В случае человека это будет от 50 до 100 дней, говорят ученые МФТИ.
Однако, скорее всего, человеку с глаукомой, готовящемуся к трансплантации, не нужно будет выращивать ткань сетчатки из собственных стволовых клеток. Так как глаз является иммунопривилегированным органом, где отторжения редки, возможно создать банк клеток для таких пациентов. Там будут размещены или выращенные клетки сетчатки от универсального донора, или из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Это значит, что можно будет заранее вырастить клетки, заморозить их и, когда пациент с глаукомой обратится за помощью, подобрать для него наилучший клеточный вариант для трансплантации.
-
Читайте также:
Впоследствии эту технологию можно будет применять и для лечения других заболеваний глаз, например, дистрофии сетчатки. Однако выращивать придется другие клетки.
– Нобелевскую премию за индуцированные плюрипотентные стволовые клетки дали почти 10 лет назад, в 2012 году, – отметил руководитель лаборатории геномной инженерии Павел Волчков. – Так называемый хайп, когда буквально все научные коллективы считали своим долгом заниматься этой тематикой, давно угас. Сейчас настало время не просто слов, а реальных технологий на основе iPSC (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – «Известия»). И именно к таким технологиям относится исследование по трансплантации ганглионаров сетчатки. Это возможность показать, что стволовые клетки реально можно применить на практике, с их помощью можно что-то исправить. Хотя эта работа еще не доведена до клиники, но она уже в нескольких шагах от реальной пересадки с целью лечения глаукомы.
Учитывая большой опыт экспериментальных работ мировых ученых и активное изучение вопроса заместительной клеточной терапии в офтальмологии, в дальнейшем метод может привести к прорыву в диагностике и лечении глаукомы, считает заведующая отделением офтальмологии ФГБУ НМИЦО ФМБА России, действительный член Европейского общества катарактальных и рефракционных хирургов (ESCRS), член Российского общества офтальмологов Ника Тахчиди.
– В ряде зарубежных работ показано, что введенные клетки встраиваются в сетчатку и частично дифференцируются в клетки сетчатки. В настоящее время описаны и обсуждаются два основных механизма действия клеток in vivo и in vitro. Замещающая терапия – когда клетки, образующиеся в результате дифференцировки введенных стволовых клеток, «включаются» в восстанавливаемую ткань. «Эффект стороннего наблюдателя» – когда вводимые стволовые клетки оказывают противовоспалительное, трофическое или иммуномодулирующее действие на восстанавливаемую ткань. Однако, несмотря на прорыв в изучении морфофунциональных свойств стволовых клеток, обеспечить гарантированное послойное замещение культивированными клетками поврежденных участков сетчатки при использовании практикуемых методов введения на сегодняшний день невозможно, что и подтверждается рядом экспериментальных работ, – сказала Ника Тахчиди.
Впрочем, многие ученые в мире сейчас работают в этом направлении, пытаясь создать клеточную терапию лечения атрофии зрительного нерва, дистрофии сетчатки и глаукомы, отметила заведующая отделением офтальмологии клинико-диагностического центра «Медси», врач-офтальмолог Ирина Евсегнеева.
– Но никаких данных на сегодняшний день о том, что пересаженные клетки передают изображение, нет. Любая идея, как это сделать, заслуживает внимания, – сказала она.
Отделение взрослой и детской офтальмологии предлагает полный спектр современных диагностических и терапевтических услуг в сфере своей компетенции. Здесь проводится лечение всех патологий переднего и заднего отрезка глаза. Особое внимание уделяется операциям на сетчатке, стекловидном теле, хрусталике и лечению заболеваний роговицы. Для проведения эффективного лечения отделение располагает тремя современными операционными залами и двумя процедурными кабинетами, оснащенными по последнему слову техники. Коечный фонд отделения насчитывает 24 койко-места. Большинство диагностических и терапевтических процедур проводятся амбулаторно, без обязательной госпитализации. Ежегодно медицинская команда отделения принимает на стационарное лечение более 2 500 пациентов, а также около 25 000 пациентов проходят амбулаторную диагностику и лечение. Специалисты отделения имеют за плечами многолетний и успешный опыт, они берутся за самые сложные клинические случаи и обеспечивают эффективное лечение, соответствующее высочайшим европейским стандартам.
-
Читайте также:
–
Сетчатка была пересажена 70-ти летней пациентке, которая была больна макулодистрофией. Так называют группу заболеваний, при которых происходит поражение сетчатки глаза и можно наблюдать нарушение центрального зрения. Если речь идет о пожилых людях, то макулодистрофия является одной из главных причин слепоты. Существуют методы, способные устранить симптомы болезни – впрочем, лишь на короткое время.
Однако пересадка сетчатки глаза из стволовых клеток может дать гораздо лучший результат. По мнению самой пациентки, после операции «область зрения стала светлее». Это может говорить об успехе операции. Впрочем, специалисты советуют не спешить с выводами. Дело в том, что такой эффект мог стать результатом отлива кровяных телец из глазных сосудов. Окончательно прояснить этот вопрос поможет только время.
В любом случае клинические испытания нового метода будут продолжены. В ближайших планах японских специалистов еще пять таких операций. Возраст всех пациентов составляет больше 50 лет.
Напомним, в 2012 году японский ученый Синъя Яманака получил Нобелевскую премию по медицине за то, что его метод позволил производить стволовые клетки из обычных клеток организма. Открытие позволило регенеративной медицине получить новый толчок. Это особенно актуально для Японии, где новые методы регенеративной медицины проходят активные испытания.
Новый взгляд на трансплантацию клеток сетчатки
Группа ученых из Krembil Research Institute (Торонто, Канада) рассказала о новом подходе к трансплантации клеток сетчатки с последующим восстановлением зрения.
Исследовательский тренд начала 2010-х — попытка пересадки здоровых фоторецепторов незрячим лабораторным животным. Многие авторы пытаются передать донорский зеленый флуоресцентный белок (GFP), чтобы в нем разместить фоторецепторы. По оптимистической версии после трансплантации клеток фоторецепторов донорские клетки мигрируют в сетчатку реципиентов и зрение восстанавливается.
Критики этой идеи (в частности, д-р Уоллес) пишут на страницах Stem Cells об ошибочности такой интерпретации.
В последние годы зеленый флуоресцентный белок (GFP) играл роль маркера для клеток фоторецепторов, которые впоследствие трансплатировались слепым лабораторным животным. Затем исследователи связывали частичное восстановление зрения с развитием новой структуры в сетчатке реципиента.
Уоллес утверждает, что в действительности переносился лишь материал GFP от донора к сетчатке реципиента. Благодаря оборудованию можно выяснить, что пересаженные клетки локализованы рядом с сетчаткой реципиента, но они не проникли в нее и не построили соединений внутри ткани.
Фоторецепторы — светочувствительные сенсорные нейроны, которые находятся во внешнем слое сетчатки глаза. Поражение фоторецепторов нарушает зрение и может вызвать макулярную дегенерацию (ВМД). От ВМД страдает около миллиона канадца.
Уоллес предположил, что новые исследования в этой области могут приниматься со скепсисом, однако трансплантацию клеток все-таки стоит изучать, улучшая подход. Это уточнит направление и поможет искать новейшие эффективные механизмы лечения глаз.Цель разработки найти более эффективные и безопасные методы лечения.
