+7 (495) 226-95-57
E-mail: limbt@list.ru
Лаборатория инновационных биомедицинских технологий 
  English О нас | Онкология | Перспективные исследования | Патенты | Контакты  
Рак лёгких | Меланома | Стволовые клетки и рак | Офтальмология | Инсульт  

 Главная
 Лечение рака
 Биология опухолей
 Альтернативное лечение рака
 Ишемия нижних конечностей
 Крионика
 Лечение инсульта
 Лечение облысения
 Стволовые клетки
 Технологии
 Исследования
 Лечение детских травм
 Контакты
 *** Cancer treatment

 Руководитель Лаборатории Ковалёв А.В.

 Наши комментарии

 



31 марта 2016 года журналист МК Юлия Калинина опубликовала статью «Правительство России финансирует медицинские эксперименты на людях. Когда надо выбирать расстрел»

http://www.mk.ru/print/article/
1415158/

Статья журналиста про «труды» Маккиарини. Как всегда, все поверхностно, без понимания сути. Надо сказать, что Пауло Маккиарини не является ни специалистом, ни профессионалом в области регенерации и клеточных технологий. Любому более или менее образованному человеку, с минимумом здравого смысла с самого начала была абсолютно очевидна ничтожность и несостоятельность «идей» Маккиарини. Нельзя принимать за чистую монету все, о чем говорят на Западе. Там много виртуозов фальсификаций, даже комических масштабов (полет астронавтов на Луну). Это первое. 

Второе. Все мы ежедневно являемся свидетелями бездарных и непрофессиональных действий нашего правительства. Они в экономике ничего толком не понимают, а здесь биомедицина и высокие технологии. Поэтому, то, что наша страна, и прежде всего наше нищее научное сообщество, потеряли достаточно большие деньги мегагранта Правительства РФ совершенно не удивительно. Денег двух выделенных под Маккиарини мегагрантов было бы достаточно для создания с нуля самого современного отечественного центра регенеративных технологий (если создавать его без воровства), или же, собрав внутри России команду профессионалов, наша страна могла получить собственную медицинскую технологию, которая по эффективности существенно обогнала бы известные западные аналоги. Но нашей науке достаточно давно сложилась ситуация, когда руководители не несут никакой личной ответственности за ее развитие. И если они сами не в состоянии в чем-то разобраться, то даже понятия не имеют, кого можно спросить, и кто может что-то реальное сделать. 

Но вот и имеем, то, что имеем.

В последние годы в России распространено ложное мнение, что в целых областях научных знаний в нашей стране практически не осталось видных ученых. Что не только нет людей, способных сделать что-то новое и прорывное в действительно непростых для плодотворной научно-исследовательской работы российских условиях, но даже некому дать экспертную оценку тем или иным научным событиям и публикациям. Отличить что-то ценное от информационного мусора. Создается впечатление, что информационную среду формируют только журналисты и лица с непонятным образованием, которые пытаются влиять на организационные решения и управление научной сферой. История с профессором Маккиарини, мегагрантом и попыткой создания биоинженерной трахеи и других биоискусственных органов в России — яркое тому подтверждение.

Отзыв специалиста на работы профессора Паоло Маккиарини по созданию «биоискусственной» трахеи

Врачи Каролинской клиники потребовали расследовать деятельность Маккиарини в России

Алла Астахова, журналист
Алла Астахова, журналист
.
С 2003 по 2014 год вела темы здравоохранения и науки в общественно-политическом еженедельнике «Итоги». Член Союза журналистов России. Имеет профессиональные награды и премии.

http://alla-astakhova.ru/
shito-sinimi-nitkami-2/

Macchiarini and his Russian megagrant

https://forbetterscience.
com/2017/01/10/
macchiarini-and-his-
russian-megagrant
/

«Два профессора могут покинуть Нобелевскую ассамблею из-за скандала» 

Людмила Божко, РИА Новости 

Двум шведским профессорам из-за скандала с операциями итальянского хирурга Паоло Макиарини предложено покинуть работу в Нобелевской ассамблее при Каролинском ин-ституте, который ежегодно присуждает Нобелевскую премию по физиологии или меди-цине, сообщает шведское информационное агентство ТТ. 

«Ущерб доверию настолько велик, что мы их будем призывать к отставке из состава Но-белевской ассамблеи», – сказал ТТ секретарь Нобелевского комитета (рабочего органа Нобелевской ассамблеи Каролинского института) Томас Перлманн

Оставить работу в Нобелевской ассамблее предложено, в частности, одной из бывших руководителей Каролинского института Харриэт Валльберг и бывшему ректору Каролин-ского института Андерсу Хамстену. Членами Нобелевской ассамблеи они являются мно-гие годы, и доверие к ним может оказаться под сомнением из-за того, что профессора имели также отношение к приему на работу в институт Макиарини.

http://www.
vechnayamolodost.ru/
news/novyy-skandal-v-
dele-makkiarini/


Андерс Хамстен (Carl Anders Hamsten)
Андерс Хамстен (Carl Anders Hamsten) Ректор шведского Каролинского института

Ректор шведского Каролинского института Андерс Хамстен заявил об уходе с поста после скандала последних недель, связанного с именем института и операциями его сотрудника, итальянского хирурга и профессора регенеративной медицины Паоло Маккиарини. 

Хариет Уоллберг Хенрикссон (Harriet Wallberg-Henriksson)
Уволена Хариет Уоллберг Хенрикссон (Harriet Wallberg-Henriksson) глава государственного агентства по делам университетов, бывшая проректор Каролинского института, сыгравшая ключевую роль в приглашении на работу Паоло Маккиарини
 


«Радио Швеция» — «Самая большая ложь в истории шведской медицины»

http://sverigesradio.se/
sida/artikel.aspx?programid=2103
&artikel=6176291

«Чернобыль шведской медицины» нашел работу в Казани. «Медуза» выяснила, чем занимается в России самый скандальный хирург мира — Паоло Маккиарини.

 

https://meduza.io/
feature/2016/12/22/chernobyl-shvedskoy-meditsiny-nashel-rabotu-v-kazani

 

БИОИСКУССТВЕННЫЕ ОРГАНЫ: трахея

Проблемы создания биоискусственных органов на примере трахеи

Одним из важнейших направлений развития не только медицины и здравоохранения, но и экономики, биотехнологической промышленности становится регенеративная медицина с производством биоискусственных органов, а также составляющих «запчастей» для тканевой инженерии: человеческих биополимеров, биомассы человеческих клеток, цитокинов и т.п. Сегодняшний уровень развития позволяет человечеству создавать не только механические устройства, но и конструировать и даже производить живые «запасные части» человеческих тел. Регенеративная медицина может изменить нашу цивилизацию, и четко определит границу между технически передовыми государствами и «банановыми республиками». Население последних всем миром, как, например, у нас сейчас, якобы на спасение Жанны Фриске, будет собирать деньги на какое-то «новейшее» сверхдорогое и, к сожалению, далеко не всегда эффективное лечение в более развитых странах.

В СССР активно велись исследования регенерации. Кроме того, было создано несколько перспективных направлений исследований, с которыми, в силу разных причин, зарубежная научная общественность была слабо знакома. Центрами изучения регенерации были лаборатории профессоров Б.П. Токина, В.М. Студитского, Л.В. Полежаева, Синицына, Б.П. Солопаева, В.И. Зяблова, А.Л. Поленова, М.Е. Ефимова, Румянцева, Д.М. Голуба, Г.В. Лопашова, Г.М. Воронцовой и Л.Д. Лиознера и т.д. Кто сейчас помнит, чем они занимались? Да, в принципе почти никто уже и не помнит. Связь поколений нарушена, а историю науки молодежь не знает, и не только у нас. Можно ли было сохранить и развивать те научные школы? Можно и нужно: денег, соизмеримых с несколькими мегагрантами, в принципе, могло бы тогда и хватить.

Идеи регенеративной хирургии, возможности восстановления и проявления регенерационной способности у млекопитающих, а также возможность создать специальные условия для регенерации млекопитающими и человека, в том числе сердечной мышцы, головного мозга, свода черепа, сетчатки и хрусталика глаза и т.д. родились и развивались в СССР, во многом опережая свое время. Был заложен мощный фундамент для дальнейшего развития регенеративных технологий в нашей стране. Однако почти все оказалось невостребованным государством после развала СССР. Сейчас, в надежде догнать корабль прогресса, пустоту в науке решили заполнить звездами с Запада. В какой-то степени попытка таким образом развивать науку в России формально обоснована, хотя есть иное, отличное мнение, которое я разделяю полностью и приведу в конце обсуждения темы.

Энтони Атала (Anthony Atala)
Энтони Атала (Anthony Atala) первым в мире создал биоискусственную часть органа (верхний сегмент детрузора мочевого пузыря), профессор-уролог, директор американского Института регенеративной медицины Университета Вэйк Форест (Wake Forest University)

Атала со своей группой исследователей еще в 1999 году пересадил нескольким пациентам часть мочевого пузыря, выращенного с применением клеточных технологий, на его создание в лаборатории уходило около 6–7 недель. Атала первым успешно вырастил новый пенис кролику в 2008 году, позднее им была создана биоискусственная вагина, которая стала первым в истории науки выращенным в лаборатории целым органом, пересаженным человеку с первоначальным его отсутствием. Атале удалось создать полноценную вагину у девушек с синдромом Майер–Рокитанского–Кустер–Хаузера (наследственный порок развития, при котором не сформированы тело матки и влагалище). В 2008 г. журналом Esquire назван одним из 75 самых влиятельных людей XXI столетия.

Итак, мировая пресса распространила не совсем верную информацию о двух исследователях, первыми в мире презентовавших создание биоискусственных органов: мочеточника и части мочевого пузыря — американском профессоре урологе Энтони Атале, и трахеи — европейском торакальном хирурге Паоло Маккиарини. Нужно подчеркнуть некорректность такой подачи информации. Атала еще в 1997 году получил жизнеспособные части органов в лаборатории, а с 1999 года трансплантировал части биоискусственного мочевого пузыря и мочеточника людям. Напомним, что пересадка биотрахеи была выполнена почти на 10 лет позже. Причем, если трансплантаты у Аталы хорошо приживались и структурно соответствовали нормальным органам, то Маккиарини до настоящего времени не смог доказать полноценность трахеи.

Так или иначе, успехи этих двух ученых на данном поприще прославляла вся западная пресса. Сейчас в масс-медиа существует практика убеждать весь мир в значимости тех или иных достижений. Даже если потом оказывается, что поторопились и рукоплескали заблуждениям, то это никого особо не смущает. Уже неоднократно озвучивалась проблема: сегодня в погоне за сенсацией невыверенные научные результаты охотно публикуют даже ведущие научные международные журналы, потом бывает, что эти результаты не воспроизводятся в других лабораториях, оспариваются, проводятся многочисленные расследования. Поэтому сегодня оценивать научную информацию надо внимательно и критически.

Следует отметить, что изначально научные уровни технических решений при создании биоискусственных органов вышеназванных двух групп исследователей существенно отличались, не в пользу коллектива авторов, в числе которых был Маккиарини. Но в части публикаций в прессе, вероятно, в силу некомпетентности авторов, первенство в создании новых живых органов в лаборатории незаслуженно присуждалось именно группе Маккиарини, которая занималась биоискусственной трахеей. Например, газета The New Times в 2008 году написала о данном проекте: «Первая успешная трансплантация органа, созданного из собственных клеток». В этом и многих подобных сообщениях метод по восстановлению дыхательных путей при помощи биоинженерной трахеи позиционируется как революционный прорыв в области трансплантологии.

Главное преимущество и достижение пересадки биоискусственных органов, по сравнению с уже известной трансплантацией донорских органов, связано с избавлением от необходимости проведения фармакологического пожизненного подавления иммунной системы. Подавление иммунитета иммунодепрессантами проводится пожизненно всем людям-получателям чужих органов, чтобы сохранить эти органы в их телах. Да, действительно, подавленная иммунодепрессантами иммунная система не способна отторгнуть донорский орган, но и свои функции начинает выполнять хуже. Плюс сами иммунодепрессанты обладают побочными действиями. Всё это в совокупности наносит постепенный непоправимый урон здоровью людей, живущих с чужими органами. У них нарушается жировой обмен, повышается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии, заметно страдает нервная система. Со временем происходит увеличение массы тела, развиваются стероидный диабет, остеопороз, почечная недостаточность, а позднее часто наступают смертельные осложнения — злокачественные эпителиальные опухоли и лимфомы. В общем, трансплантологи, спасая людей, пока не в состоянии сделать их долгожителями. Поэтому уход от необходимости постоянного пожизненного приема иммунодепрессантов — это давняя мечта трансплантологов и всего человечества, воплощение которой может стать важнейшим этапом в развитии трансплантологии.

Получив сенсационную известность, профессор Паоло Маккиарини в 2011 году был приглашен в РФ и стал одним из 39 победителей Второго открытого публичного конкурса на получение грантов Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования. В рамках этого гранта было выделено около 150 млн рублей и запланирована организация на базе Кубанского государственного медицинского университета Исследовательского, образовательного и клинического центра регенеративной медицины. Идея развивать периферию, конечно, правильная, но может ли сейчас РФ себе это позволить? Даже в Москве не хватает ресурсов и грамотных специалистов в области регенерации для такого центра. Понятно, что на Кубани все сделать еще сложнее. Нет там и специалистов мирового уровня в области клеточных технологий. А мысль о том, что кто-то из квалифицированных кадров переместится в новый центр из Москвы или Санкт-Петербурга, не говоря уже о зарубежных ученых, достаточно утопична. Даже Москву проблематично обеспечить всеми необходимыми приборами и расходными материалами, сделать же это на расстоянии в несколько тысяч километров от столицы еще сложнее. К тому же нищенские зарплаты наших ученых не позволяют им перемещаться даже по России, а гранты рано или поздно заканчиваются.

Паоло Маккиарини (Paolo Macchiarini)
Паоло Маккиарини (Paolo Macchiarini), именитый ученый, профессор регенеративной медицины Каролинского института в Стокгольме, профессор хирургии Университета Барселоны (Испания), профессор Медицинской школы Ганновера (Германия), почетный профессор Лондонского университетского колледжа, «знаменитый биотрансплантолог», директор Передового центра трансляционной регенеративной медицины в Каролинском институте в Стокгольме (Director of the Advanced Center for Translational Regenerative Medicine at the Karolinska Institute in Stockholm)

Попробуем провести детальный критический анализ технологий, в создании которых участвовал Маккиарини, и публикаций о них, оценив, что нового и полезного могут дать нашей науке труды этого специалиста. Существует мнение, что «та волна критики, которая постоянно направлена на работы Паоло Маккиарини в значительной степени (и это традиционно для научного сообщества) индуцирована эмоциональным непризнанием первопроходца». Это грубая ошибка. Да, действительно, в истории России было непризнание новаторов, особенно в биологии и медицине. Надо подчеркнуть, что, наверное, только в СССР за непризнанием следовали такие организационные последствия, что одна часть ученых, таких как генетик Николай Иванович Вавилов, реаниматолог Феликс Фёдорович Белоярцев и т.д., расставались с жизнью, а другие, как трансплантолог Владимир Петрович Демихов, иммунолог Валентин Иванович Говалло и т.д., подвергались шельмованию и переводились в категорию изгоев, с которыми сотрудники боялись даже здороваться. Надеюсь, что мы все же ушли от этого. Но на созидателе и новаторе всегда будет лежать бремя необходимости доказывать свою правоту. Это нормально.Я считаю, что для науки важна истина, а не эмоции. Сам по себе научный метод познания подразумевает наличие конструктивной критики — не личности ученого, а его идей. Именно она позволяет использовать интеллект многих ученых для создания чего-то действительно нового. Научные баталии специалистов в области регенерации профессоров Льва Владимировича Полежаева и Льва Давидовича Лиознера украшали любую научную конференцию. Критику не любят аферисты, поскольку не имеют прочного научного фундамента и достаточного осмысления своих действий, и критика обнажает их некомпетентность или нечестность. Истинному ученому грамотная критика полезна и воспринимается им с интересом.

Итак, Маккиарини вместе с коллегами предложил два варианта конструкций трахеи с живыми клетками для замены этого органа. Первый вариант связан с забором трахеи у погибшего человека, в дальнейшем используется только бесклеточная часть донорского органа. Из донорской трахеи с помощью специальных растворов полностью удаляют клетки. Оставшаяся часть — это матрица трахеи, внеклеточный матрикс (преимущественно волоконный коллагеновый остов). Он используется для заселения собственными клетками пациента и создания неполноценной биоискусственной трахеи, которая должна, по замыслу Маккиарини и его соавторов, регенерировать самостоятельно до своего нормального строения внутри человеческого тела. Второй вариант не связан с донорством, вместо трахеи вшивается искусственная трубка из «наноматериалов», которая, по замыслу авторов, должна нести на своей поверхности живые клетки и успешно замещать трахею.

Маккиарини в 2008 году осуществил пересадку первой «биоконструкции» трахеи, созданной в содружестве с учеными из разных стран Европы. Эту конструкцию Маккиарини рискнул использовать в качестве замены поврежденному туберкулезом главному бронху легкого у человека. Насколько вообще была оправдана такая трансплантация в этом случае? Это вопрос к экспертам — торакальным хирургам.

Главное отличие «новой технологии» от обычной трансплантации заключалось в том, что от донора не требовался живой или даже жизнеспособный орган, а только его неживая бесклеточная часть. Обычно органы извлекают после констатации смерти мозга у потенциального донора, пока сердце продолжает биться, а органы этого человека продолжают жить и функционировать, снабжаясь кровью, несущей кислород. Забранный трансплантологами орган после прекращения кровоснабжения пригоден для пересадки не дольше нескольких часов, потом в большей части клеток наступают необратимые изменения. Поскольку Маккиарини использовал только девитализированную (неживую) часть трахеи, то существенно облегчается ситуация с решением этических проблем и сроками до пересадки. Нет необходимости забирать орган именно у донора со смертью мозга. Согласитесь, что вырезать человеческие органы у человека, пока его сердце продолжает биться и тело живет  немного сомнительное занятие. При использовании матрицы можно проводить забор органа у уже умершего человека в течение нескольких часов после биологической смерти. Забранный орган можно не торопиться пересаживать. Отпадает проблема поиска пары донор-реципиент, подходящих по иммунологическим параметрам. Все значительно упрощается. То есть в лаборатории из донорской трахеи убрали все жизнеспособные элементы — клетки донора. Только они несут на своей поверхности белки гистосовместимости, по которым иммунная система получателя органа распознает чужое и стремится обнаруженное чужое быстрее уничтожить. Для дальнейшей работы ученые использовали каркас донорской трахеи, состоящий из биополимеров соединительной ткани (внеклеточного матрикса).

Вообще девитализированная (без живых клеток) донорская трахея для восстановления проходимости дыхательных путей уже была успешно применена в клинической практике, причем достаточно давно.

Клаус Херберхолд (Claus K. Herberhold)
Клаус Херберхолд (Claus K. Herberhold), профессор отделения отоларингологии университета Бонна (Германия)

Еще в 1979 году Клаус Херберхолд из университета Бонна (Германия) осуществил пересадку неживой трахеи взрослому человеку. С 1979 года в Германии врачи специальным образом обрабатывают и сохраняют в стерильных растворах донорские трахеи. При обработке трахеи в ней теряются иммуногенные белки. Подготовленные в Германии неживые донорские трахеи с 1979 года были пересажены 112 пациентам (в том числе 20 детям) со стенозом большей части трахеи, и более-менее успешно выполняли свою задачу для восстановления дыхания и спасения пациентов. Эта часть идеи совсем не нова.

И в России в 2000 году академик-онколог М.И. Давыдов пересадил каркас трахеи без жизнеспособных клеток донора двум женщинам, что спасло им жизни. Их трахеи не пропускали воздух в достаточном количестве из-за прорастания стенок злокачественной опухолью и сужения просвета. Онкопациенткам, после удаления опухоли с большей частью трахеи, проводилось замещение (тотальное протезирование трахеи) бесклеточным, специально подготовленным в лабораторных условиях аллогенным (донорским) трансплантатом трахеи. Так же как и в Германии, использовалась неживая часть донорской трахеи  матрица органа. При ее подготовке к пересадке все живые клетки гибли. Трахея подвергалась замораживанию, затем перемещалась в вакуумную камеру, где из нее удалялась вода, причем вода из кристаллов льда переходила сразу в газообразное состояние, минуя жидкое. Этот процесс называется лиофильной сушкой. Таким образом можно было сохранить матрикс трахеи без критической потери его структурной целостности и с сохранением биологической активности белков в его составе.

При лиофилизации большинство белков не подвергается разрушению и может длительно сохраняться при умеренном охлаждении (около 0 °C), что позволяет создавать банки тканей и органов. Лиофилизированные белки при увлажнении восстанавливают свои первоначальные свойства, поэтому лиофилизированные ткани используются медиками достаточно давно и широко в восстановительной хирургии. Надо сказать, что до сегодняшнего дня нет четкого определения, что аллотрансплантат должен быть обязательно живым. Пересаживаемые живые органы, так же как и их каркасы без живых клеток, часто называют одинаково — аллотрансплантатами, что вносит некоторую путаницу.

Михаил Иванович Давыдов
Михаил Иванович Давыдов, хирург-онколог, профессор, директор Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина, академик РАН

Несмотря на послеоперационные осложнения, сужения этих вновь установленных трупных трахей (из-за разрастания вокруг них соединительной ткани и в дальнейшем развития процессов ее контракции и рубцевания) удалось компенсировать с помощью введения просветных силиконовых стентов, расширяющих просвет трахеи. Однако мерцательный эпителий внутри просветов этих донорских трахей не восстановился. Поэтому и дренажная функция новой трахеи в этих случаях так и не была восстановлена. Обе женщины благополучно пережили операцию, дыхательная функция у них восстановилась, воздух проходил, но, к сожалению, все функции трахеи восстановить не удалось. Но тем не менее одна пациентка прожила полтора года после пересадки и погибла от прогрессирования основного — онкологического — заболевания. Другая погибла через год от нарастающей дыхательной недостаточности на фоне часто повторяющихся воспалений легких и бронхов, что было спровоцировано несовершенством новой структуры, заменявшей трахею нормального строения.

Подготовленный к пересадке лиофилизированный аллотрансплантат перед установкойАллотрансплантация Давыдовым лиофилизированной трахеи. Подготовленный к пересадке лиофилизированный аллотрансплантат перед установкой

 

 

 

 


Но все же замещение суженных опухолями трахей на бесклеточные матрицы были «операциями отчаяния», высокого риска, поэтому допустимы только в таких исключительных случаях, когда нет адекватных медицинских технологий и других альтернатив спасения жизни.

Следует отметить, что использование чужого (донорского) органа в любом виде именно для запуска органотипичной регенерации и восстановления таким образом нормального строения органов — давно известная идея. Хирург и травматолог, профессор Илья Алексеевич Голяницкий в начале прошлого века предложил термин и концепцию «регенеративной хирургии». Голяницкий обнаружил, что после трансплантации частей органов или тканей пересаживаемый материал вызывает репаративные процессы со стороны тканевого ложа. Трансплантат стимулирует регенеративный процесс или же обеспечивает саму возможность восстановления какого-либо органа по своеобразному каркасу, организм самостоятельно постепенно замещает чужие структуры своими собственными. В последующем регенерация тканей и органов по пересаженным от доноров живым или специально обработанным органам и тканям получила в советской литературе собственное название — «трансплантационная регенерация». А трансплантат от другого человека (индивида) или даже собственный, служащий каркасом для прорастания новой ткани реципиента (получателя этого трансплантата), получил собственное название — «аллостатический». Известно, что при трансплантационной регенерации объем восстанавливаемых тканей невелик, обычно от 1 до 2 см между краями или от края поврежденного органа. К сожалению, исследования этого варианта регенерации в свое время в нашей стране не были достаточными.

В Италии для Маккиарини при подготовке основы органа из трахеи с помощью специальных несложных технологий (часть из них применяется для экстракции ДНК из тканей при генетических исследованиях) удаляли все клетки и даже их ДНК, а оставшийся от этого органа бесклеточный каркас заселяли собственными клетками реципиента, заранее забранными у этого же пациента и размноженными в клеточной лаборатории. В отличие от прессы, мы не можем считать такую технологию «революционной», поскольку несколько десятилетий множество ученых и научных коллективов из разных стран мира исследовали возможность совместного переноса матрикса и живых клеток в зону раневых дефектов.

Идея размножить клетки в «пробирке» и использовать их как строительные блоки, либо в роли источников регенерации достаточно очевидна и давно реализована.

Ховард Грин (Howard Green)
Ховард Грин (Howard Green), почетный профессор клеточной биологии, Гарвардская медицинская школа (США). Американское научное сообщество считает Грина отцом-основателем регенеративной медицины (father of regenerative medicine)

Еще в далеком 1970 году американец Ховард Грин впервые предложил использовать культивированные клетки для лечения людей. Он разработал технологию выращивания в лаборатории клеток эпидермиса и последующей их трансплантации на раневые поверхности для заживления ран. И даже тогда идея культивирования клеток для восстановления органов не была нова, но была впервые успешно применена во врачебной практике для лечения людей. Поэтому профессора Ховарда Грина считают одним из основоположников современной регенеративной медицины.

Идея использовать матрикс органов и тканей для регенерации этих же органов еще более давняя. Так, например, американец Маршалл Юрист обнаружил, что с помощью деминерализованного костного матрикса можно вызывать восстановление целостности кости в случаях, когда она самостоятельно срастись не может. В ходе эксперимента было обнаружено, что деминерализованная костная матрица вызывает образование новых костей даже в необычном для них месте, например, в мышцах после внутримышечной имплантации деминерализованного костного матрикса.

Маршалл Юрист (Marshall R. Urist)
Маршалл Юрист (Marshall R. Urist) (1914–2001), профессор хирург-ортопед, директор Лаборатории исследования костей Университета Калифорнии, президент of the Assn. of Bone and Joint Surgeons, the Society of International Research in Orthopedic Surgery and Traumatology and of the Hip Society

Это открытие 1965 года положило начало развитию знаний о костных морфогенетических белках (BMP). То есть у костного матрикса есть особенность, обеспечивающая успешность его клинического применения. Она состоит в наличии в матриксе костной ткани особого морфогенетического белка, способного путем индукции направить на создание кости, а также других неспециализированных клеток определенные виды клеток соединительной ткани.

Использование бесклеточного матрикса донорского органа с собственными клетками в нем или на нем для восстановления органа тоже не ново. Идея известна уже лет 30-40 и реализованная для другого органа — кожи. Для восстановления утраченной дермы при глубоких ожогах кожи стали применять дерму доноров, но чтобы уменьшить иммунологические реакции организма-реципиента на чужеродную дерму был предложен для клинического применения ее бесклеточный вариант (!). В результате специальной обработки донорская дерма освобождалась от клеток, но сохраняла свою волоконную внеклеточную структуру — коллагеновые и эластические волокна.

Даниэль А. Медалей (Daniel A. Medalie)
Даниэль А. Медалей (Daniel A. Medalie) один из лучших пластических хирургов в Америке. Стипендиат Массачусетского общего госпиталя и Институте ожогов в Бостоне (Массачусетс, США). Доцент хирургии в Case Western Reserve University Medical School

Многие научные коллективы начали исследовать возможность использовать такую матрицу как носителя живых клеток. Так, еще в 1993 году Даниэль А. Медалей проводил культивирование кератиноцитов на сосочковом слое бесклеточной дермы для создания искусственного аналога полнослойной кожи. В исследованиях Медалея и других ученых отмечалось проникновение в трансплантированную на раневое ложе бесклеточную дерму фибробластов, эндотелиальных клеток. Причем прорастание сосудов реципиента шло по направлению их естественного хода — так же, как и в нормальной коже. Толщина такой «неодермы» превышала толщину восстановленного кожного покрова после приживления расщепленного кожного лоскута, снятого с собственной кожи пациента, который обычно пересаживают комбустиологи. Сегодня ацеллюлярный дермальный матрикс (Acellular Dermal Matrix (ADM)) выпускается несколькими производителями и разрешен для использования реконструктивными хирургами. ADM представлен на рынке в разных формах: полностью увлажненной FlexHD® (Ethicon, Somerville, Нью-Джерси); сублимированной AlloDerm® (LifeCell, Бранчбург, Нью-Джерси), Neoform™ (Санта-Барбара, Калифорния) и DermaMatrix™ (Synthes, Уэст-Честер, Пенсильвания); а также ксеногенной (от свиней) Permacol™ (Covidien, Боулдер, Колорадо) и Strattice® (LifeCell). Итак, суть этой давно известной технологии состоит в том, чтобы использовать бесклеточный каркас органа от донора для восстановления такого же органа, но у другого человека, используя для восстановления уже собственные клетки пациента. Такая своеобразная замена. Что по сути и пытались сделать Маккиарини с соавторами, но уже только для восстановления другого органа — трахеи. Собственно говоря, использовать бесклеточный матрикс трахеи от донора для восстановления трахеи у пациентов предложил несколько десятилетий назад немецкий хирург Клаус Херберхолд.

С 2003 года мы в своей лаборатории использовали для восстановления кожи особым способом культивированные клетки и бесклеточную матрицу соединительной ткани кожи (патент № 2234312 приоритет от 2003 года). Восстановить орган с помощью клеточной трансплантации и волоконного остова органа далеко не просто. В этой области есть много нерешенных технических задач, требуется создание особых условий, о которых Маккиарини не было в полной мере известно, поскольку регенерацией в биологическом смысле он никогда не занимался. Например, всем, кто знаком с процессами репаративной регенерации у млекопитающих, известна выраженная и оцениваемая многими учеными как избыточная по своей силе посттравматическая воспалительная реакция, которая создает серьезное локальное изменение многих физико-химических параметров внутренней среды в зоне любого повреждения. Там могут работать преимущественно клетки-эффекторы воспаления, фибробласты и клетки новообразованных сосудов. Поэтому у теплокровных животных, к которым относится и человек, в зоне травмы активно развивается преимущественно молодая соединительная ткань. Обычно вместо полноценного восстановления органов также происходит развитие молодой соединительной ткани — субституция, завершающим этапом которой является неполноценная регенерация — рубцевание. При рубцевании происходит уплотнение новообразованной соединительной ткани (фиброз, склероз) и стягивание (контракция) окружающих здоровых тканей, приводящее к деформации соседних тканей и органов разной степени выраженности.

Переносные камеры нашей разработки
Переносные камеры нашей разработки со специальными жидкими средами для управления регенерацией тканей пальцев руки и кисти человека в особых условиях

Поэтому для построения нового органа или его части непосредственно в теле живых индивидов мы в наших экспериментах активно вмешиваемся в ход восстановительных процессов, окружаем тканеинженерные конструкции неким барьером  специальными циркулирующими питательными средами с особыми свойствами. Они ослабляют воспалительные реакции и рубцевание, а для нормального вторичного развития органа или тканей создаются более благоприятные условия. Мы используем специальные устройства, названные нами регенератронами. Процесс регенерации контролируются исследователем по биохимическим и физико-химическим параметрам путём постоянного анализа и изменения физических свойств и состава «сред-посредников».

При использовании стратегии управляемой водной среды появляются новые технические возможности для влияния на регенерацию.

Сегодня большое количество исследований по созданию биоискусственных органов внутри специальных устройств — биореакторов, или, как принято еще говорить, выращивание органов или тканей in vitrо (в пробирке) проводится на основе матрикса донорских органов. Из донорских органов с помощью специальных растворов вымывают все клетки. Обычно пишут, что используется специальный детергент. Фактически речь идет о растворах, содержащих ряд веществ: 1) натриевую соль лаурилсерной кислоты (анионоактивное поверхностно-активное вещество, чистящее и смачивающее средство (SDS)); 2) Triton X 100 — неионное поверхностно активное вещество (детергент для экстракции ДНК как часть литического буфера); 3) раствор кальция хлорида и магнезии сульфата для активации эндогенных нуклеаз; 4) диоксирибонуклеаза (1 — эндонуклеаза человека, синтезируется в основном в тканях пищеварительного тракта). Этими растворами длительно промывают донорский орган. Такая технология подготовки матрицы органа для тканевой инженерии носит название перфузионной децеллюляризации, иногда подобный способ называют детергентно-ферментативной децеллюляризацией.

Мария Тереза Конкони (Maria Teresa Conconi)
Мария Тереза Конкони (Maria Teresa Conconi), фармацевтическое отделение Университета Падуи (Department of harmaceutical Sciences, University of Padua), Падуя, Италия

Подготовила к пересадке участок трахеи длиной 7 см, выделенный из организма донора, после очистки от соединительной ткани и промывки в растворе антибиотиков подвергался обработке детергентом (Na-деоксихолат) и ферментом (ДНК-аза).

При продолжительном промывании донорских органов такими растворами от органа остается только неживая часть — внеклеточный матрикс, или в основном соединительнотканный волоконный остов органа, который иногда называют не совсем верно «скелетом» органа. Так как этот «скелет» повторяет форму органа и имеет бледный белый цвет, то такие заготовки на Западе часто называют «бледными призраками органов».

Децеллюлированные соединительнотканные волоконные остовыДецеллюлированные соединительнотканные волоконные остовы органов крысы (сердце, почка и легкие)

 

 

 


 

Коркут Уйгун (Korkut Uygun)
Коркут Уйгун (Korkut Uygun), заместитель директора по исследованиям Шрайнерс госпиталя в Бостоне. Директор лаборатории реинжиниринга органов Центра инжиниринга в области медицины

Американские специалисты из Массачусетской больницы общего профиля под руководством Коркута Уйгуна успешно пересадили нескольким крысам печень, выращенную в лаборатории из их собственных клеток. Впервые жизнеспособный трансплантат печени был построен в лабораторных условиях. Был разработан метод заселения децеллюляризованной печени живыми гепатоцитами и клетками эндотелия сосудов, который был оценен самими исследователями как «первые шаги в выращивании работающей печени».

Изменение внешнего вида донорской печени
Изменение внешнего вида донорской печени в процессе ее освобождения от клеток

Внешний вид биореактораВнешний вид биореактора, расположенного в инкубаторе, в котором выращивали биоискусственную печень лабораторных грызунов

 

 

 

 

 


Рабочая камера биореактораРабочая камера биореактора для формирующейся печени

 

 

 

 



Вид печени в ходе развития живых структурВид печени в ходе развития живых структур этого органа внутри биореактора

 

 

 

 

 

 


Сначала в печень по сохранившимся каркасам сосудов ввели клетки эндотелия, чуть позже в неё внедрили порядка 50 миллионов здоровых клеток печени крыс-реципиентов, и выращивали новый орган еще две недели в биореакторе. Таким образом было создано пять новых печеней, условно пригодных для трансплантации, несущих живые клетки, занявшие свои правильные позиции в структуре соединительнотканного волоконного каркаса. Органы пересадили грызунам, подсоединили к их системе кровообращения. В течение восьми часов печени проработали нормально.

Лаура Никласон (Laura Niklason)
Лаура Никласон (Laura Niklason), профессор биомедицинской инженерии и анестезиологии Йельского университета, пионер регенерации тканей сосудов и легкого, заведующая собственной лабораторией, рядом с биореактором для выращивания биоискусственных легких. Биореактор помещен внутрь инкубатора. Профессор Никласон известна созданием в 1999 году первой биоискусственной артерии

Рабочая камера биореактораРабочая камера биореактора для выращивания биоискусственных легких

Эту матрицу помещали в сосуд для культивации и добавляли смесь клеток легкого, полученных у новорожденных крысят. Самым сложным при этом, по словам Лауры Никласон, было создание условий культивации, которые симулируют условия естественного развития органа. По мере того как клетки занимали положенные им места на «скелете», они начинали делиться и объединяться. После восьми дней культивации они уже образовали условно полнофункциональную легочную ткань.

Окончательное доказательство правильного формирования биоискусственных легких было получено после того, как крысе удалили левое легкое и заменили его выращенным органом. С помощью приборов регистрировалось, что созданное легкое вдыхало и выдыхало воздух, хотя и не настолько полно, как соседнее, естественное. Тестирование химического состава крови, входящей в легкое и выходящей из него, показало, что биоискусственное легкое отдавало кислород и забирало углекислый газ с эффективностью 95% от нормальных величин здорового органа. Правда, такое легкое смогло проработать всего около одного часа.

Дорис Анита Тэйлор (Doris Anita Taylor)
Дорис Анита Тэйлор (Doris Anita Taylor), ведущий американский ученый, работающая в области регенеративной медицины и тканевой инженерии, директор исследований в области регенеративной медицины и руководитель Центра клеточных и органных биотехнологий в Техасском институте сердца в Хьюстоне

В 2008 году команда Тейлор опубликовала результаты исследования, убедительно показывающие, что методы тканевой инженерии могут позволить получить функционирующий орган — бьющееся сердце из суспензии клеток сердца и внеклеточного матрикса этого органа. Эти результаты имеют историческое значение. После введения суспензии клеток в матрицу сердца и поддержания конструкции в органной культуре удалось наблюдать «самосборку» органа. Клетки при вливании в трубчатые бесклеточные структуры соединительнотканных волокон обесклеточенных сосудов самостоятельно занимают топографически правильные позиции в каркасе органа, способны наладить взаимодействия и восстановить функции сердца заново в лабораторных условиях за достаточно короткий срок.

Биореактор Harvard apparatus
Биореактор американской компании Harvard apparatus для выращивания нового бьющегося сердца

Клетки-предшественники сердечной ткани в этом эксперименте были выделены из нескольких сердец новорожденных крыс. В одно сердце крысы вводилось 50–75 106 клеток. Вводилась смесь клеток, в которую входили неонатальные кардиомиоциты, фиброциты, эндотелиальные клетки и клетки гладкой мускулатуры. У крысы сердце средних размеров весит около 1,3 грамма. Для ориентирования в количествах пересаживаемых клеток напомним, что в трахею, подготавливаемую для человека (для Клаудии Кастильо), Маккиарини вводил около 60х106 клеток, что очевидно крайне мало для такого крупного органа, как трахея взрослого человека.

Итак, после четырех дней культивирования клеток на матриксе Дорис Тейлор заметила мышечные сокращения. Через восемь дней после заселения каркаса клетками началось отчетливое биение сердца. Правда, такого сердцебиения биоискусственного органа было бы достаточно для перекачивания крови в объеме всего 2% от того, что обычно перекачивает здоровое сердце взрослой крысы.

Сердце при процессе децеллюляризацииСердце при процессе децеллюляризации до состояния «бледного» каркаса, состоящего только из собственных соединительнотканных волокон



Процесс рецеллюляризации — заселение каркаса живыми клетками сердца и помещение конструкции в органную культуру

 


Бесклеточный соединительнотканный волоконный остов сердцаБесклеточный соединительнотканный волоконный остов сердца мини-свиньи готов к заселению клетками

 

 

 

 

 


Биореактор для выращивания крупных биоискусственных сердецБиореактор для выращивания крупных биоискусственных сердец, полученных от лабораторных свиней

 

 

 

 

 

 

Коллективное фото сотрудников профессора Тейлор
Коллективное фото сотрудников профессора Тейлор

Большой коллектив высокообразованных ученых, получающих достойные зарплаты, которым созданы все условия для работы. К сожалению, для России пока это нереальная ситуация.

Многие лаборатории работают над созданием биоискусственных органов из волокон соединительной ткани и живых клеток. Можно обратить внимание, что во всех упомянутых успешных вариантах выращивания речь не идет именно о стволовых клетках. Основа — это дифференцированные клетки. Во всех случаях необходимой клеточной популяцией для успешного создания биоискусственных органов являются эндотелиальные клетки сосудов.

Основные сложности выращивания биоискусственных органов связаны с тем, что ученые пока не могут полностью восстанавливать архитектонику тканей. Клетки способны занять правильные позиции на правильно подготовленном обесклеточенном донорском внеклеточном матриксе, но пока нет технических решений, которые позволили бы полностью занять все вакантные клеточные места или правильно расставить все необходимые клетки для полного клеточного комплекта органа. Следствием этих проблем является невозможность полного восстановления даже эндотелия на всем протяжении восстанавливаемого сосудистого русла. Поскольку более плотно и равномерно заселять кровеносные сосуды эндотелием не получается, то запуск кровотока в новом органе приводит к контакту крови с коллагеном на обнаженных участках сосудистого русла. Этот контакт активирует систему свертывания крови, что приводит к тромбообразованию, и неполноценное кровеносное русло биоискусственного органа забивается тромбами. Сегодня это затрудняет вживление продуктов тканевой инженерии в живой организм и отдаляет перспективы внедрения биоискусственных органов в практическое здравоохранение. С одной стороны, как и внутри сосудов, в паренхиму органов не удается пока правильно и в полном объеме вставить живые клетки, поэтому функциональность первых биоискусственных органов пока еще невысока. С другой стороны, не найден источник или способ получения в достаточном количестве здоровых клеток для создания в лабораторных условиях новых органов или их частей. При культивировании клетки часто теряют свою дифференцировку, и количество клеточных удвоений ограниченно.

Немаловажен вопрос стоимости технологий. Так, при выращивании пигментного эпителия в Японии из индуцированных плюрипотентных клеток, Синъя Яманака отметил запредельную величину затрат. Получение островка пигментного эпителия в несколько квадратных сантиметров путем перепрограммирования он оценил приблизительно в 200 000 долларов США.

«Мы могли бы начать с клеток человека и каркаса какого-либо органа человека или свиньи. Однако получение необходимых реагентов и выращивание достаточного числа клеток сегодня обойдется в десятки тысяч долларов из расчета на одно сердце, — рассказывает Тейлор. — Это слишком дорого, чтобы просто получить ответы на интересующие нас вопросы. Вероятно, мы будем медленно и постепенно идти вперед, может быть, выращивая за один раз лишь одно сердце».

Возвращаясь к трахее, надо отметить, что ситуация, когда больной нуждается в отдельной трансплантации трахеи или бронха все же достаточно редкая в медицинской практике. Уже более 40 лет в медицине развиваются методики органосберегающих реконструктивно-восстановительных операций на трахее (трахеопластические операции), позволяющие хирургическим путем и эндоскопическими методами более или менее эффективно восстанавливать проходимость воздуха через трахею при большинстве заболеваний. И только в единичных случаях, когда у пациентов врожденное отсутствие, крупный дефект органа или же поражение большей части трахеи во взрослом возрасте современная хирургия действительно безуспешна. В таких случаях приходилось надеяться только на трансплантологов, и на то, что они научатся пересаживать живые трахеи от доноров.

Сегодня научились успешно выполнять трансплантацию легких, и ежегодно в мире осуществляется до трех тысяч таких операций. После пересадки донорских легких каждый второй пациент проживает пять и более лет. Успех легочных пересадок с последующим многолетним выживанием был достигнут лишь в последние годы, благодаря новым научным достижениям, прежде всего, в области фармакологии. Появились новые иммуносупрессивные препараты (FK506, Atgam, Orthoclone, ОКТ3, Prograf), более эффективные антибиотики, противовоспалительные, антигрибковые, гормональные и прочие лекарственные средства. Благодаря их комбинациям люди с донорскими легкими могут пережить самые тяжелые посттрансплантационные осложнения, которые раньше часто убивали пациентов на ранних сроках после пересадок этих органов: лёгочную инфекцию, отторжение или отёк легких.

Александр Григорьевич ЧучалинАлександр Григорьевич Чучалин, профессор, академик РАМН, директор Московского НИИ пульмонологии

Александр Григорьевич Чучалин, руководивший в нашей стране проектом пересадки легких, отметил, что больной (реципиент органа) в первые дни после трансплантации, чтобы выжить должен принимать более 20 различных препаратов. Преимущественно из-за затрат на лекарства стоимость такого лечения, по словам Чучалина, достигала 10 000 евро ежесуточно в первые дни, а общая же стоимость операции с последующим выхаживанием пациента даже у нас в стране приблизилась к 200 000 евро.

Проблема трансплантации трахеи разработана слабее, в сравнении с другими жизненно важными органами. Это связано в том числе и с тем обстоятельством, что трахея оказалась очень непростым органом для пересадки. Трансплантации живой донорской трахеи без восстановления кровообращения в этом органе всегда заканчивались печально, и это давно и точно установленный в медицине факт. Однако подключить донорскую трахею к системе кровообращения нового хозяина сложно, потому что кровь поступает в трахею через неудобно расположенные для хирургического доступа, достаточно мелкие и к тому же достаточно многочисленные веточки артерий, трудные для наложения сосудистого шва. Веточки артерий берут начало от соседних органов и сосудов. Обычно указывается, что кровоснабжение трахеи осуществляется трахеальными ветвями, отходящими от нижней щитовидной артерии и нисходящей грудной аорты. Реже, кроме этих источников, питают трахею также веточки бронхиальных артерий, верхней щитовидной, подключичной, внутренней грудной, грудной части аорты, артерии пищевода и ряд других более мелких сосудов. Все эти сосуды образуют в трахее сеть латеральных продольных анастомозов, идущих вдоль стенки трахеи в окружении соединительной ткани, а также сложную сеть поперечных сосудистых анастомозов, которые в англоязычной литературе часто называют поперечными сегментарными сосудами трахеи. Они в свою очередь дают прободающие артериальные веточки в слизистую и подслизистый слой трахеи, проходя между полукольцами хрящей, где образуют в слизистой оболочке несколько параллельно расположенных сплетений. Одно из которых находится под эпителием — густая капиллярная сеть с достаточно интенсивным кровообращением.

Коррозионный препарат сосудов трахеиСканирующая электронная микроскопия коррозионного препарата сосудов трахеи (фото отредактировано и раскрашено)

 

 

 

 

 

 

Сканирующая электронная микроскопияСканирующая электронная микроскопия поперечного среза стенки трахеи (сверху многорядный мерцательный эпителий). Сосуды подслизистой основы выделены красным цветом

 

 

 

 


Гистологический поперечный окрашенный срез стенки трахеиГистологический поперечный окрашенный срез стенки трахеи

 

 

 

 

 

 

 


Донорская живая трахея (аллогенный трансплантат) — это целый и готовый к работе орган, который при оптимальном подборе совместимости пары донор-реципиент и достаточной лекарственной иммуносупрессии, а также при восстановлении адекватного кровообращения может достаточно долго выполнять все свои функции в новом организме. Попробуем разобраться, как развивалась хирургическая техника трансплантаций донорских трахей, и от чего зависит возможность удачно заместить пришедшую в негодность собственную трахею чужим органом.

Вероятно, что первая успешная пересадка человеку живой донорской трахеи была осуществлена в 1979 году в Университетской клинике Кельна (ФРГ) группой немецких хирургов: Роузом, Сестерхенном и Вустровом (Tracheal allotransplantation in man).

Фриц Вустров (Fritz Wustrow)
Фриц Вустров (Fritz Wustrow), профессор хирургии, директор Университетской клинике Кельна (ФРГ)

Курт Гюнтер Роуз (Kurt Guenther Rose)
Курт Гюнтер Роуз (Kurt Guenther Rose), профессор хирургии той же клиники

Немецкие хирурги осуществили пересадку живой трахеи от донора пациенту в два этапа. Сначала в грудиноключично-сосцевидной мышце шеи реципиента сделали «карман», в который погрузили трахею для того, чтобы сосуды мышцы вросли в стенки трахеи и начали ее кровоснабжать. Подобный прием сегодня часто называют префабрикацией. Затем через три недели, когда новые сосуды уже вросли в орган и кровообращение чужой трахеи на новом необычном месте было восстановлено, приступали ко второму этапу. В ходе второй операции трансплантат трахеи выделялся вместе с частью мышцы, причем из собственных сосудов мышцы была сформирована питающая сосудистая ножка, через которую должна поступать кровь для трансплантата. Весь этот комплекс чужих и собственных тканей переносился на свое, правильное для трахеи место (ортотопически) — вместо иссеченной хирургами, суженной и непригодной для дыхания собственной трахеи пациента. За счет сформированной сосудистой ножки удалось обеспечить приток крови к трахее, что было необходимо для ее благополучного вживления. Операция прошла успешно, дыхание с помощью новой трахеи было восстановлено, и в той публикации давнего 1979 года сообщалось, что на момент выхода статьи (прошло 17 месяцев после операции) с пациентом было все хорошо.

Самое интересное, что российская хирургия имеет определенный приоритет в трансплантации трахеи. В 1990 году советским торакальным хирургом Ю. Н. Левашовым молодой 24-летней женщине была выполнена успешная трансплантация всего грудного отдела чужой — донорской трахеей, лишенной собственных сосудов. Особенностью трансплантации по Левашову была одномоментность операции, то есть часть донорской трахеи вшивалась в правильное положение (ортотопическое) сразу. Чтобы трансплантат не погиб от ишемии его сразу в ходе операции окружали большим сальником пациентки (реципиента), перемещенным из ее брюшной полости. Следует отметить, что большой сальник вообще достаточно часто используется хирургами при реконструктивных операциях. Эта легко перемещаемая складка брюшины может быть подшита к какому-либо органу для его сохранения. Сальник богат сосудами, которые, получая сигналы об ишемии, быстро прорастают в этот подшитый орган, при этом вновь образованные сосуды, растущие из сальника, быстро создают приток артериальной и отток венозной крови, спасая орган от ишемии и гибели. Хирургам известны антимикробные, иммуногенные, пластические и прочие полезные свойства сальника, которые для трансплантации трахеи оказались очень кстати. Левашов подчеркивал, что он всегда использовал пластику сальником при торакальных операциях с повышенным риском, обеспечивая «герметичность» стенок дыхательных путей. Благодаря такому хирургическому приему при правосторонней пульмонэктомии (удалении всего легкого справа) частоту несостоятельности культи бронха Левашову удалось уменьшить в пять раз. В Германии большой сальник на тот момент времени тоже использовался торакальными хирургами при трансплантации легкого.

Юрий Николаевич Левашов
Юрий Николаевич Левашов, д. м. н., профессор, заведующий кафедрой фтизиатрии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки Российской Федерации

В вышеописанном примере пациентка Левашова страдала тяжелым прогрессирующим заболеванием — идиопатическим фиброзирующим медиастинитом, который привел к нарастающему сужению трахеи — состоянию, не поддающемуся терапии. Кроме трансплантации трахеи спасти жизнь девушки ничего не могло. Для профилактики отторжения органа проводилась иммуносупрессивная терапия (циклоспорин, азатиоприн и преднизолон). Через четыре месяца после операции появились признаки сужения просвета пересаженной трахеи, которые стали нарастать. Для восстановления нормального проведения воздуха пришлось временно установить специальный трахеальный линейный силиконовый стент, который через три года был заменен на более сложный — бифуркационный. Эта пациентка жила достаточно полноценной жизнью и наблюдалась более 10 лет. По мнению Левашова, успешный результат его операции объясняется удачным подбором пары донор-реципиент, современной иммуносупрессивной терапией и использованием сальника для раннего восстановления кровоснабжения в донорской трахее. Но такой вариант трансплантации все же имеет существенные недостатки. Кровоснабжение восстанавливается недостаточно быстро — в течение нескольких суток, за счет прорастания новых сосудов из сальника. Все это время живые ткани донорской трахеи находятся в неблагоприятном состоянии кислородного голодания, при температуре человеческого тела. Это называется тепловой ишемией, которая ведет к гибели большого количества клеток в трансплантате, что в свою очередь затрудняет его последующее вживление. Больная также была вынуждена пожизненно принимать иммунодепрессанты. Несколько позже, в 1997 году, в Москве на заседании хирургического общества Пирогова Ю. Н. Левашов с соавторами из Государственного научного центра пульмонологии Минздрава России представил доклад о значении большого сальника для реконструктивных операций на трахее и при резекции ее большей части. Благодаря совершенному владению хирургической техникой и уникальным свойствам сальника удавалось удалять большую часть патологически измененной трахеи у больных и восстанавливать дыхание, вообще не прибегая к трансплантации и использованию донорских органов. Левашов представил результаты лечения пациентов, которым была произведена циркулярная резекция трахеи большой протяженности (удалялась на протяжении большая часть трахеи) с одномоментным подшиванием большого сальника на питающей ножке к анастомозу (месту соединения концов — остатков собственной трахеи). Например, больной Б., 43 года, перенес удаление грудного отдела трахеи — 12 полуколец (! всего в трахее от 16 до 20 хрящевых гиалиновых полуколец), пораженных аденокистозным раком. В послеоперационном периоде развилось расхождение трахеального соединения с расхождением концов дыхательного горла около 2 см, но благодаря сальнику сохранялась полная герметичность воздухоносных путей. Рубцовый процесс в зоне сшитых верхних и нижних концов трахеи сужал дыхательный просвет (грануляционный стеноз), но был своевременно ликвидирован после эндоскопических процедур — проводилось выжигание лазером новообразованной соединительной ткани в просвете трахеи и дополнительное расширение этого просвета двумя эндопротезами изнутри. Пациент самостоятельно дышал и чувствовал себя настолько хорошо, что был выписан домой для дальнейшего, но уже амбулаторного наблюдения. Второй, приведенный Левашовым пример, больной Л., 16 лет, перенес иссечение суженных и сильно деформированных 8 колец грудного отдела трахеи. К такому необратимому разрушению трахеи привело длительное нахождение внутри просвета трахеи дыхательной трубки для искусственной вентиляции легких, когда пациент находился в коме. Несмотря на выраженное патологическое уплотнение стенок трахеи из-за рубцевания и возникшее после операции значительное механическое натяжение тканей в зоне анастомоза, послеоперационный период протекал гладко, во многом за счет подшитого лоскута большого сальника. Юноша был выписан на 17 сутки после операции. Отдаленные прогнозы были благоприятными для пациента.

Собственные ткани пациентов регенерировали и подстраивались к измененным анатомическим условиям и механическому натяжению, соответственно, процесс лечения в определенном смысле упрощался, никаких донорских трахей вообще не требовалось, подавление иммунитета не проводилось. Пациентам со стенозом трахеи спасали жизнь. Несколько позднее Левашова, в 1996 году, английские хирурги Детской больницы на Грейт-Ормонд-стрит в Лондоне опубликовали работу «Реконструкция трахеи у детей с использованием трупного аллотрансплантата (гомографта) трахеи». Подчеркнем, что саму технологию этой аллотрансплантации разработали значительно ранее немецкие врачи под руководством профессора-отоларинголога Клауса Херберхолда (см. выше). Но, поскольку все публикации были на немецком языке, эти результаты не сразу стали известными за пределами Германии. Особенностью технологии Херберхолда стала специальная подготовка трахеи для трансплантации. В течение суток с момента смерти донора в чистых, но не в стерильных условиях, забирается трахея, причем без мышцы трахеи и с самым минимумом мягких тканей вокруг хрящевых полуколец трахеи. Выделенную хрящевую часть трахеи погружают на 14 дней в 500 мл 4% -ного раствора формалина с добавлением лактата натрия. Затем трахею переносят на 56 дней в 500 мл раствора, содержащего 4 г/л тимеросала, растворенного в среде Игла. Затем трахея сохраняется в ацетоне (в том числе и для экстракции липидов) в течение минимум 10 дней до пересадки в организм человека.


В таком виде гомографт трахеи поступает из тканевого банка трахей (homograft bank) в клинику для пересадки человеку. Также ниже показаны два стента Дюмона, устанавливаемые в просвет этого гомографта. Такой аллотрансплантат трахеи может быть использован в течение двух лет с момента заготовки. Банки аллотрансплантатов трахеи в настоящее время созданы в Майами (штат Флорида, США), Лондоне (Англия) и Бонне (Германия).

Вид пересаженного через шейный доступ аллотрансплантата трахеи из банка у ребенка

Перед пересадкой заготовленный аллотрансплантат тщательно промывают в изотоничном растворе. Самое главное: специальные исследования подтверждают, что все клетки в аллотрансплантате гибнут, и, что очень важно (!) в формалине теряются все белки главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex markers), там присутствующие, поэтому иммунного отторжения такая трахея не вызывает.

Мартин Эллиот (Martin Elliott)
Мартин Эллиот (Martin Elliott), профессор детской кардио-торакальной хирургии Университетского колледжа в Лондоне, директор Национальной службы тяжелой патологии трахеи у детей в госпитале Грейт-Ормонд-стрит (GOSH)

Англичане описали пять сложных операций восстановления трахей и последующих наблюдений за детьми в возрасте от 5 месяцев до 8 лет, страдающих врожденным протяженным сужением трахеи, не поддающимся консервативному лечению, и находившихся в состоянии, угрожающем их жизни. Всем детям была пересажена трахея (Cadaveric Homograft — от умершего донора), подготовленная описанным выше способом. Пересадка проводилась исключительно по жизненным показаниям. Сразу после трансплантации в просвет донорской трахеи на три месяца устанавливался стент, поддерживающий необходимый для нормального дыхания диаметр просвета нового стента. Срок установки стента именно на три месяца выбран неслучайно. Именно столько времени обычно занимает фибробластическая реакция тканей и органов человека на травму. В этот временной промежуток сосуды и молодая соединительная ткань активно разрастаются вокруг пересаженной матрицы трахеи, врастая внутрь. Однако особенностью регенерации соединительной ткани является фазность ее течения. Сначала новообразованная соединительная ткань имеет определенное строение, а затем происходит процесс, называемый созреванием регенерата или его ремоделированием. Что приводит к структурным изменениям регенерата, постепенно ведущим к деформации не только нового воздуховодного пути, но и соседних органов. Стенты предотвращают сужение новой трахеи. Через три месяца процесс рубцевания завершается, и образованные структуры имеют относительно стабильную форму. Стенты можно извлечь. У 4 детей из 5 после такой операции была восстановлена адекватная вентиляция легких. Срок наблюдения за прооперированными детьми составил от 9 до 16 месяцев. В ходе оперативного вмешательства большую часть трахеи с сужением удаляли, но заднюю часть органа — мышцу трахеи (мембрану) оставляли на месте, чтобы потом подшить к ней трансплантат (у трансплантата при заготовке была удалена вся задняя стенка). То есть на 2/3 новая трахея была неживой — только каркас органа от донора (с хрящевыми полукольцами), а задняя часть собственной трахеи пациента оставлялась, причем эта собственная сплошная мягкая задняя стенка трахеи была покрыта собственной слизистой с мерцательным эпителием и имела собственное хорошее кровоснабжение. Мерцательный эпителий, оставленный вместе с задней стенкой, регенерировал — наползал на боковые и передние стенки неживой, трупной, части трахеи, что способствовало восстановлению более или менее полноценной слизистой. Хирургическая техника проведения операции позволяла восстановить кровообращение стенок трахеи за счет регенерации собственных сосудов детей в четырех из пяти случаев. Всем детям проводилась регулярная бронхоскопия в послеоперационном периоде, чтобы не допустить удушья удалялась мешающая дыханию избыточно разрастающаяся в просвет трахеи грануляционную ткань, которая обычно образовывалась на некотором удалении от стента. Такая операция позволила в дальнейшем всем выжившим детям (4 из 5) обходиться без внутренних расширителей, трубок или трахеостом (связанных отверстий в коже и трахее), через которые часто дышат дети с подобными проблемами. Трое из этих детей свободно дышали без медицинской поддержки уже через 16, 14 и 9 месяцев после операции, а один ребенок на момент написания статьи продолжал амбулаторное лечение.

Джеффри П. Джейкобс (Jeffrey P. Jacobs)
Джеффри П. Джейкобс (Jeffrey P. Jacobs), профессор кардиоваскулярной и торакальной хирургии, главный хирург программы трансплантации сердца и программ экстракорпоральной поддержки жизни All Children's Hospital, Университет Южной Флориды (Санкт-Петербург, Флорида, США). Принимает участие в программах трансплантации заготовленной вышеописанным способом трахеи в США, соавтор ряда работ Мартина Эллиота

Эван Пропст (Evan J. Propst)
Эван Пропст (Evan J. Propst), детский отоларинголог из Университета Торонто. Также осуществляет пересадки гомографтов трахеи от трупов детям по описанной технологии в Канаде, причем выживаемость детей после такой трансплантации достигала 90% для последующих после пересадки 5,5 лет

Интересно, что Россия, оказывается, имеет некоторый приоритет и в фундаментальных исследованиях — в области анатомии трахеи и морфологических особенностей ее кровоснабжения. На кафедре топографической анатомии Первого мединститута Сергей Дыдыкин подготовил и в 2001 году успешно защитил докторскую диссертацию, проведя крайне важные и оригинальные исследования на тему «Топографо-анатомическое обоснование аллотрансплантации трахеи на сосудистой ножке». Был сделан один из практически важных выводов о наличии «латеральной сосудистой ножки» у трахеи, которая может быть использована хирургами для эффективного восстановления кровообращения в донорской трахее сразу после ее пересадки.

Сергей Сергеевич Дыдыкин
Сергей Сергеевич Дыдыкин, доктор медицинских наук, профессор ММА им. И. М. Сеченова

Дыдыкиным были подробно разработаны хирургические методики подготовки донорской трахеи к пересадке, с возможностью максимально быстрого восстановления кровообращения в пересаженном органе. Предложена методика «быстрого» забора трахеи, когда трахея извлекается в составе донорского комплекса вместе с мышцами, сосудами и клетчаткой средостения, что позволяет сократить период тепловой ишемии и уменьшить количество погибших клеток в донорской трахее. Также показаны важные особенности подготовки анатомических структур реципиента для успешной замены недействующей трахеи на трансплантат, с последующим наложением сосудистых швов на выделенные артерии реципиента и скорейшим восстановлении циркуляции крови.

Во многом благодаря Дыдыкину именно российским хирургам первым удалось успешно провести одномоментную трансплантацию живой трахеи человеку, но не одну, а в составе тиреотрахеального комплекса. То есть пришлось пересадить сразу два донорских органа вместе — трахею и находящуюся перед ней щитовидную железу. Чужая, да еще и вторая для пациента, щитовидная железа сама по себе не нужна, но она имеет общие с трахеей и достаточно удобные для сшивания оперирующими хирургами питающие сосуды, через которые можно восстановить кровообращение в трансплантате. Тиреотрахеальный комплекс переносится в организм пациента сразу после удаления суженой и патологически необратимо измененной собственной трахеи пациента. Ортотопически подшивается конец в конец к оставшимся концам трахеи, а уже затем накладываются сосудистые швы, соединяющие левую и правую нижние щитовидные артерии с плечеголовным артериальным стволом реципиента. Для оттока венозной крови от трахеи в боковую поверхность левой плечеголовной вены реципиента вшивается нижняя щитовидная вена трансплантата. Здесь надо отдать должное Маккиарини, который еще в 1994 году в эксперименте на свиньях одним из первых обосновал возможность пересадки донорского тиреотрахеального комплекса для успешной замены трахеи. В этой работе обсуждались преимущества и недостатки различных способов восстановления кровообращения в аллогенном трансплантате трахеи. Маккиарини показал важность не только обеспечения притока артериальной крови к трахее, но и адекватного венозного оттока. Маккиарини не имел опыта трансплантаций донорской трахеи человеку, но проводил сложные трахеопластические операций. Так, например, им было прооперировано более 20 детей в возрасте до полутора лет по поводу врожденных сужений и размягчений трахеи. Это сложная патология. Им успешно осуществлялись скользящие трахеопластики и циркулярные резекции трахеи с хорошими клиническими результатами.

Николай Олегович Миланов
Николай Олегович Миланов (1950–2014) пластический хирург, академик РАМН, д. м. н., профессор, лауреат Государственной премии СССР и премии Правительства России, заслуженный деятель науки РФ

Владимир Дмитриевич Паршин
Владимир Дмитриевич 
Паршин, д. м. н., профессор, руководитель отделения хирургии легких и средостения ФГБУ «РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского» РАМН. Секретарь проблемной комиссии «Торакальная хирургия» Совета по хирургии РАМН. Президент Московского общества торакальных хирургов

Итак, успешная одномоментная пересадка жизнеспособной донорской трахеи с щитовидной железой и возобновление кровообращения в этом донорском органе через сосуды щитовидной железы была выполнена впервые в мире 19 октября 2006 года в российском научном центре хирургии РАМН имени академика Бориса Петровского. Пациент — мужчина 36 лет с субтотальным стенозом (практически полным сужением) трахеи. Трансплантат был получен от донора-мужчины 40 лет, смерть мозга которого наступила вследствие тяжелой черепно-мозговой травмы. Операцию с применением микрохирургической техники провели наши выдающиеся хирурги Миланов и Паршин. Донорская трахея была установлена от уровня первого межхрящевого промежутка до уровня трахеобронхиальных углов. Больной получал иммуносупрессивную терапию, такую же, как при пересадке легких. Наблюдение за пациентом в течение более 5 лет показало, что кровоснабжение стенки трахеи сохраняется и нет признаков ее повреждения. Трансплантат полностью выполняет все функции трахеи, что позволяет говорить в какой-то степени (больной все же принимает препараты, подавляющие иммунитет) об излечении пациента. Операция обширная, имеет высокую степень сложности. Ожидание донорской трахеи было долгим и составило 254 дня. После пересадки у пациента развились проблемы с иммунным отторжением трансплантата и эндокринные нарушения — нарушилась работа собственной, ранее здоровой, щитовидной железы. Но, несмотря на все сложности, чужая трахея у нового хозяина продолжает нормально функционировать, состояние легких также в норме. У этого пациента удалось полностью восстановить воздухопроводящую функцию трахеи. В течение года после трансплантации удалось снизить дозу циклоспорина А до 200 мг/сут., метилпреднизолона —до 2 мг/сут., но доза мофетила микофенолата была оставлена прежней и достаточно большой — 2 г/сут. Через два года после трансплантации произошло сужение донорской трахеи в области нижней части за счет сдавления извне, пришлось для восстановления дыхания временно установить в просвете трахеи стент.

Вообще технические возможности трансплантологии увеличиваются с каждым годом. В 2015 году врачи в Польше провели одномоментную трансплантацию донорской гортани, трахеи, горла, пищевода, щитовидной железы, мышц и кожи шеи.

Адам Макиевский (Adam Maciejewski)
, профессор хирург-онколог, руководитель команды микрососудистой и реконструктивной хирургии отделения онкологии и реконструктивной хирургии Онкологического центра в Гливице (Польша)

пациент37-летний пациент Михаил, первый человек в мире, которому провели столь объемную композитную аллогенную трансплантацию органов шеи, в том числе гортани, трахеи, глотки, пищевода, щитовидной железы, паращитовидных желез, мышечной структуры и кожи.

Это интересный клинический случай. 37-летнему Михаилу в 2001 году п ересадили донорскую почку из-за резвившейся у него нефропатии, с этого года он постоянно принимал иммунодепрессанты. В 2006 заболел острой миелоидной лейкемией, которая иногда провоцируется приемом этих достаточно опасных фармпрепаратов. В 2009 году ему был поставлен диагноз «распространенный рак гортани». Пациент прошел лучевую терапию. Пришлось удалить гортань и на постоянной основе установить трахеостому. Постепенно развился некроз нижней части глотки и пищевода, образовался обширный дефект кожи шеи.  Кроме пересадки комплекса донорских органов шеи спасти пациента ничего не могло. В 2015 году была выполнена композитная трансплантация органов, занявшая 17 часов.

Здесь следует сделать важное отступление относительно обязательности подавления иммунитета при трансплантациях органов. Уже создана новая, конкурирующая с иммуносупрессией, технология — альтернатива подавлению защитной реакции отторжения пересаженных органов, которая способна поддержать интерес к аллотрансплантациям.

Дэвид Х. Сакс (David H. Sachs)
Дэвид Х. Сакс (David H. Sachs), профессор хирургии и трансплантологии отделения хирургии Гарвардской медицинской школы, директор Научно-исследовательского центра биологии трансплантации главного госпиталя Массачусетса. Ведущий эксперт по иммунной толерантности и ксенотрансплантации

Американским профессором Дэвидом Саксом был обнаружен неожиданный для иммунологов-трансплантологов феномен, названный им «смешанный химеризм» (mixed chimerism), позволяющий изменить реактивность уже сформированной взрослой иммунной системы, искусственно заставляя ее терпеть чужой донорский орган (быть толерантной). Суть этой новейшей технологии в том, что человеку проводится совместная пересадка необходимого органа от донора вместе с донорскими же стволовыми клетками костного мозга. Чужие стволовые клетки попадают в костный мозг реципиента и начинают на новом для себя месте некоторое время производить новые клетки крови и иммунитета. Человек на время получает, как бы параллельно, элементы еще одной иммунной системы, которые по непонятным пока причинам не конфликтуют со старой. Чужой орган становится незаметным для измененной (химеризованной) иммунной системы, которая продолжает работать в нормальном режиме, эффективно выполняя все свои функции: защищает от паразитов, инфекций и возникновения опухолей, но при этом не замечает чужой орган. Нужды подавлять такую иммунную систему нет, поэтому иммуносупрессоры человек после операции не принимает. Люди с чужими органами и клетками костного мозга комфортно себя чувствуют и живут обычной жизнью. Многое еще непонятно в этой технологии, трансплантации костного мозга предшествует небезопасное временное подавление иммунитета, пока не существует подобной технологии для трахеи, но упомянуть это перспективное направление все же считаю необходимым.

Надо сказать, что и при пересадке донорской трахеи, оказалось, все-таки не всегда нужен длительный или, как принято говорить, пожизненный прием иммунодепрессантов. Практически одновременно с Маккиарини бельгийские хирурги разработали новый метод пересадки части донорской трахеи, который позволяет восстановить трахею, отказаться от пожизненного использования препаратов, предотвращающих отторжение трансплантата, и с высокой эффективностью и достаточно безопасно восстанавливать дыхание пациентам, не страдающим злокачественными опухолями.

Пьер Делере (Pierre Delaere)
Пьер Делере (Pierre Delaere), профессор-отоларинголог, руководитель исследовательской группы Клиники экспериментальной оториноларингологии при университете бельгийского города Лёвен (University Hospital Leuven)

Руководитель исследовательской группы Пьер Делере пытался разрешить главную проблему при трансплантации трахеи: как соединить в новом теле систему сосудов чужого органа с имеющимися мелкими кровеносными сосудами вокруг трахеи. Как отмечалось выше, мелкие артериальные веточки, питающие трахею, из-за малого диаметра практически невозможно сшить с сосудами донорского органа, даже используя микрохирургическую технику. Если что-то и удается соединить, то чаще всего этого всё равно оказывается мало, чтобы кровоток был интенсивным и достаточным. Делере решил перед пересадкой создать в донорской трахее новую сосудистую систему, причем из собственных сосудов получателя органа. Система создается с расчетом последующего подключения к его крупным сосудам и восстановлением полноценного кровоснабжения трахеи. Мелкие окружающие новый орган сосуды могут позже самостоятельно врастать в трахею и улучшать кровообращение в ней. Бельгийские ученые используя способ, подобный способу Клауса Херберхолда, максимально освобождали хрящевые полукольца от окружающих тканей, удаляли перепончатую заднюю стенку трахеи. Затем оставшуюся часть трахеи — хрящевые полукольца, подслизистый слой и слизистую с мерцательным эпителием от донора — мплантировали под кожу пациенту в предплечье, дополнительно окружая фасцией. Причем окружали мягкими тканями и фасцией предплечья руки таким образом, чтобы сформировать лоскут, куда и помещается трахея. Из фасции, радиальной артерии и вены руки формируется питающая ножка. В отличие от прототипа, операции Роуза с соавторами, здесь было выбрано более удобное и менее опасное место для предварительной подготовки трансплантата — предплечье.


На рисунке А  Делере показывает где и как размещалась донорская трахея. Мембранная часть трахеи удалялась, а края хрящевых полуколец трахеи несколько разводились в стороны. На фрагменте 3 показано оранжевым прорастание собственных сосудов в стенку трахеи между хрящевыми полукольцами.
На рисунке В  желтым цветом выделена собственная слизистая пациента, забранная с внутренней стороны щеки у пациента и пересаженная на трансплантант. Красным цветом показана слизистая донора.

На рисунке В1 показан участок ротовой полости, откуда была вырезана слизистая у пациента. Снизу рисунка отмечено ее новое положение в трансплантате относительно хрящевых полуколец (голубого цвета).

Чужая трахея пересаживалась под кожу предплечья получателя, где ей давали расти в течение трех месяцев. В это время пациент получал иммунодепрессанты. Этот процесс подготовки трансплантата назывался реваскуляризацией — этап образования заново собственных сосудов в трахее. После трех месяцев жизни донорской трахеи в коже предплечья часть слизистой оболочки донорской трахеи заменялась на слизистую оболочку из полости рта реципиента. Для этого после полного восстановления кровообращения в чужой слизистой оболочке вместо ее части помещали собственную слизистую полной толщины, забранную в ходе отдельной операции со щеки самого пациента. В течение последующего месяца собственная слизистая пациента вживлялась в чужую трахею, живущую в его руке. И еще через месяц весь подготовленный комплекс чужих и своих тканей был готов для того, чтобы создать пациенту новую трахею. После пересадки органа иммуносупрессивную терапию постепенно ослабляли, снижая дозу лекарств. Собственная иммунная система пациента постепенно активировалась и начинала атаковать чужие клетки и ткани. Причем интересно, что погибающая под ударом иммунной системы чужеродная слизистая оболочка донорской трахеи постепенно заменялась регенерирующей собственной слизистой реципиента (самого пациента). Оказалось, что при такой операции тело пациента не отторгало чужой хрящ, из которого состоят гиалиновые полукольца трахеи. Специалистам известен этот феномен: благодаря специфической структуре, хрящ не имеет собственных кровеносных сосудов, а клетки хряща заключены в плотную внеклеточную матрицу, состоящую из фибрилл хряща, которые не иммуногенны и не пропускают одновременно внутрь клетки-эффекторы иммунитета и часть крупных молекул белков. Примерно через год после трансплантации иммунодепрессанты были полностью отменены.

Обращает на себя внимание интересный факт. Вся хрящевая ткань гиалиновых полуколец трахеи осталась от донора, несмотря на прекращение подавления иммунитета, обеспечивая механическую жесткость этого участка дыхательного пути, практически такую же, что и у нормальной трахеи. Остается вопрос относительно клеточного состава надхрящницы, который требует дополнительного исследования.

Команда из Лёвена по этой технологии успешно прооперировала шесть пациентов. Ни у одного из них не наблюдались реакции отторжения, даже спустя годы после отмены иммуносупрессивных препаратов. Бельгийские ученые также обратили внимание на возможность использования или мобилизации собственных органов и тканей пациентов, чтобы внутри них выращивать на основе донорских структур полноценные новые органы. Идея использовать собственные органы пациентов как биореакторы, чтобы вырастить их собственные ткани, стала очень популярна, хотя можно сказать, что произошел новый виток в развитии идей префабрикации. Во временно подсаженный орган не только врастают соединительная ткань и новые сосуды, но также учеными проводится сборка на месте или, как мы видим, доукомплектация органа нужными собственными тканями. Идет условное управление замещением тканей чужого происхождения на полноценные собственные в ходе регенерации по трансплантату.

Линде Де-Крук (Linda De Croock)Линда Де-Крук (Linda De Croock) — первая пациентка с пересаженной трахеей по методу Делере

Первая операция с использованием этой методики была выполнена 54-летней Линде Де-Крук. Линда попала в автомобильную аварию, и в результате травмы у нее была сильно повреждена трахея. Просвет трахеи сильно сузился, и возникли угрожающие жизни проблемы с дыханием. Чтобы женщина не задохнулась, в просвет ее трахеи были установлены короткие трубки-расширители — металлические стенты. Металлический каркас, обтянутый инертным силиконом, обеспечивал проходимость воздуха, но сам по себе вызывал у пострадавшей значительный дискомфорт. Линда жаловалась, что в течение нескольких лет жизни со стентами внутри просвета ее трахеи она страдала от болей в шее, проблем с дыханием, периодически обострялся сильный кашель. Она потеряла обоняние. Чтобы снизить воспаление вокруг стентов, пациентка должна была принимать противовоспалительные средства, в том числе с подавляющим иммунитет действием. Это разрушало здоровье Де-Крук. Выращивание новой трахеи в предплечье и подготовка к замене органа заняли 10 месяцев. Но в итоге пациентка смогла вернуться к нормальной и здоровой жизни, причем без приема лекарств и без стентов. У нее исчезла лихорадка, мучающий кашель и изматывающая боль, вернулась способность чувствовать запахи.

Ханс Андэл (Hans Anderl)
Ханс Андэл (Hans Anderl), профессор отделения пластической и реконструктивной хирургии Университета Инсбрука

Вспомним историю хирургии трахеи. В 1980 году профессору Хансу Андэлу удалось использовать перемещенный лоскут для восстановления дефекта трахеи у человека после автомобильной аварии. Для замещения дефекта использовали билатеральные дельтопекторальные кожные лоскуты, из которых формировали в ходе операции новую дыхательную трубку необычного строения. Дельтопекторальный лоскут — разновидность артериального кожного лоскута. Представляет собой выделенный в ходе операции участок кожи, который питается перфорантными ветвями внутренней артерии молочной железы и расположен над дельтовидной и грудной мышцами. Чтобы такая трубка из кожи могла сохранять свою форму и ее просвет не спадался при дыхании, снаружи ее армировали специальным образом вырезанными у этого же пациента полосками из реберного хряща, которым придавалась подковообразная форма, подобно гиалиновым хрящам трахеи. Операция позволила восстановить проходимость воздуха при дыхании и обеспечила достаточно высокое качество жизни после лечения. Пациентка жива до сих пор, период наблюдения за ней превышает 30 лет. Конструкции из реберных хрящей периодически рассасывались, поэтому дважды женщина подвергалась операциям по коррекции — креплению стенок такой неотрахеи. Вместо реберных хрящей дыхательная трубка впоследствии усиливалась искусственным материалом — подковообразными полукольцами Гор-текс (Gore-tex). Гор-текс — синтетический материал производства компании W. L. Gore & Associates, которая с 1972 года производит из политетрафторэтилена сосудистые протезы и другие имплантаты. Это инертный и биосовместимый материал с противомикробными свойствами, который после имплантации в живой организм способен сохранять очень длительно неизменный объем и форму, не подвергаясь ни деградации, ни рассасыванию. Французские торакальный и пластический хирурги продолжили начатое Хансом Андэлом дело и разработали в 2004 году свою модификацию технологии создания неотрахеи из собственных кожных лоскутов пациентов. За прооперированными пациентами с новой трахеей велись наблюдения от 6 лет с момента операции. Эта техника восстановления трахеи подходит, прежде всего, онкологическим пациентам с поражением не менее 50% длины трахеи, поскольку не требует ни временного, ни постоянного подавления иммунитета, а также не нужна искусственная поддержка просвета новой трахеи с помощью стентов. Опухоли трахеи являются смертельными заболеваниями, приводящими к удушению (асфиксии) в краткосрочной перспективе.

Филип Дэниэлс (Philippe Dartevelle) / Колб (Frederic Kolb)
Филип Дэниэлс (Philippe Dartevelle), профессор торакальной и кардиососудистой хирургии Университета Париж-Сюд, руководитель отделения торакальной, сосудистой хирургии и сердечно-легочной трансплантации госпиталя Мари Lannelongue и Плесси-Робинсон (слева). Фредерик Колб (Frederic Kolb), профессор, главный пластический хирург в Институте Густава-Русси в городе Вильжюиф (справа)

Чтобы построить новую трахею, хирурги использовали за основу лоскут собственной кожи пациентов на предплечье. Пластические хирурги создают лоскут кожи прямоугольной формы с питающими сосудами и выворачивают его внутрь эпидермисом вокруг специальной силиконовой трубки. Диаметр трубки соответствует диаметру нормального просвета трахеи. Для придания жесткости конструкции в трубку из кожи особым образом (см. рисунок ниже) вставляют вырезанные из собственных реберных гиалиновых хрящей 6–7 полосок между кожей и подкожной клетчаткой.

После заживления трубки
После заживления трубки из кожи и сращения полосок гиалинового хряща неотрахея вшивается вместо удаляемой негодной собственной трахеи, причем с помощью микрохирургической техники питающая ножка этой конструкции сшивается с окружающими трахею сосудами для быстрого восстановления кровообращения в неотрахее. Операция по пересадке такого искусственно созданного органа в правильное положение занимает около 12 часов.

Первый пациент с новой трахеейПервый пациент с новой трахеей. Операция прошла шесть лет назад, тогда пациенту было 35 лет, дыхание было нарушено из-за разрушения трахеи, осложняло ситуацию наличие фистулы между трахеей и пищеводом. Сегодня этот пациент свободно дышит, ест и живет нормальной жизнью.

Всего таким образом с 2004 года была восстановлена трахея у 12 пациентов, у которых трахеальные резекции были выполнены на протяжении от 7 до 12 см (в среднем 11 см). У всех пациентов через сутки после операции были удалены трубки для искусственной подачи воздуха в легкие. 8 из 12 пациентов остались живы, со средним сроком функционирования неотрахеи 36 месяцев (диапазон от 2 до 94 месяцев с момента операции), без развития опасных для жизни воспалительных поражений лёгких, которые обычно сопровождаются диффузной инфильтрацией и тяжёлой гипоксемией. Двое больных умерли от легочной инфекции. Ни у кого из пациентов не произошел коллапс (спадание) новой части дыхательных путей, что отслеживалось при эндоскопии, динамической компьютерной томографии и, косвенно, спирометрии. Полученный результат позволил авторам считать такой трансплантат долговечной заменой участка трахеи.

Основными проблемами, нуждающейся в решении, французские хирурги верно считают отсутствие реснитчатых клеток и цилиарного транспорта внутри новой дыхательной трубки, что не позволяет пациентам эффективно избавляться от мокроты и трахеобронхиального секрета. Аналогичная проблема и у пациентов, страдающих кистозным фиброзом легких. Ведется поиск технического решения, которое позволило бы восстановить в подобной конструкции трахеи полноценную слизистую оболочку, характерную для дыхательных путей такой локализации.

Лев Давидович Лиознер (1909–1979)Лев Давидович Лиознер (1909–1979), профессор, доктор биологических наук, заведующий Лабораторией роста и развития в Институте морфологии человека АМН

Обязательно надо подчеркнуть, что в СССР уже к 1960 году сложилось четкое представ-ление, сформулированное Л.Д. Лиознером, что ряд полых (трубчатых) органов, таких как кровеносные сосуды, пищевод, трахея, мочевыводящие пути обладают регенерационной способностью, которая хорошо проявляется, если создать опору, каркас для роста тканей. При этом подчеркивалась зависимость полноты и органотипичности регенерации этих органов от размера удаляемого участка органа, а также двоякое значение временного протеза или трансплантата. Под двоякостью понималось, что с одной стороны протез облегчает рост тканей, с другой обеспечивает бесперебойное выполнение функции органа, что дает возможность этому органу проявить регенерационную способность. Лиознер обращал внимание на то, что от регенерации по протезу или каркасу (из полимерных или неорганных материалов) временному или длительно установленному следует отличать так называемую заместительную регенерацию. Под заместительной регенерацией Лиознер понимал постепенное вытеснение трансплантата (алло- или даже аутологичного) тканями хозяина с образованием недостающей части органа.

Гаррет Уолш (Garrett L. Walsh)
Гаррет Уолш (Garrett L. Walsh), профессор хирургии, отделение торакальной и кардиососудистой хирургии Онкологического центра им. М. Д. Андерсона в Техасском университете (США)

На рисунке слева находится  выделенный лучевой лоскут кожи с питающей ножкой пациента, справа — сосудистый протез диаметром 26 мм. Из ригидной сетки Polymax вырезаны полоски, имитирующие полукольца трахеи. Полоски помещены внутрь сосудистого протеза.

 

 


 

 

Готовый вид конструкции перед пересадкой.

 

 

 

 

 

 


Проблема замещения участка трахеи, пораженного раком, очень актуальна. Неудивительно, что в ведущем американском онкологическом центре создали свой вариант замещения трахеи. В отличие от метода французов, здесь для воссоздания участка трахеи кожный лоскут укреплялся не собственным хрящом, а синтетическими материалами. Конструкция трансплантата выглядела следующим образом. Снаружи лучевого лоскута для достижения каркасной жесткости конструкции использовали сосудистый протез диаметром 26 мм и ригидную сетку Polymax, имитирующую полукольца трахеи из гиалинового хряща. Внутрь лучевого лоскута помещали временный стент Polyflex (Boston Scientific) диаметром 18 мм для предотвращения сужения и спадания (коллапса) участка искусственно созданной дыхательной трубки. Период наблюдения за прооперированным пациентом на 2011 год составил 4,5 года, за это время опухоль не прогрессировала, а дыхательная трубка из лоскута кожи успешно выполняла функцию проведения воздуха при вдохе и выдохе. Американские онкологи отметили, что голос у пациента и дренажная функция дыхательных путей не нарушались.

Первый вариант конструкции трахеиКлаудиа Кастильо (Claudia Castillo)
Клаудиа Кастильо (Claudia Castillo) родом из Колумбии, живет в Барселоне
с двумя детьми — Йоханом и Изабеллой

При таком варианте используется донорская трахея от погибшего человека. В 2008 году у тридцатилетней колумбийки Клаудии Кастильо, проживающей с детьми в Европе, в результате заболевания туберкулезом разрушился главный бронх. Вместо ампутации легкого, наиболее часто выполняемой операции в этом случае, девушке предложили заменить участок трахеи и левого бронха биоискусственной трахеей. Надо сказать, что после ампутации одного легкого качество жизни, конечно, снижается, но тем не менее после такой операции люди живут десятилетия. Примером может быть артист Эммануил  Виторган, несколько десятилетий живущий и работающий с одним легким. Оставшееся легкое частично регенерирует, увеличивается жизненный объем и масса этого органа дыхания — такая форма регенерации называется компенсаторной. Теоретически, если уж рассматривать все возможные варианты новых и смелых хирургических решений для восстановления дыхания через бронх, то можно было бы обратиться к американскому торакальному хирургу Майклу Боудишу. Хирург Боудиш мог бы удалить поврежденный бронх, а из оставшегося легкого выделить долю с бронхом и сформировать новое усеченное, но свое легкое, которое за счет регенерации увеличит свой объем и заполнит всю свою часть плевральной полости. При такой хирургической тактике почти полностью восстанавливаются дыхательный объем и функция дыхания у пациента.

Майкл Боудиш (Michael E. Bowdish)
Майкл Боудиш (Michael E. Bowdish), торакальный хирург, ассистент профессора кафедры хирургии Школы медицины Университета Южной Калифорнии со своей пациенткой

Специалисты сравнили результаты операций по пересадке долей легкого (за период с 1993 по 2002 годы было выполнено 45 таких операций) с последствиями трансплантаций целых легких и показали, что ни смертность, ни частота респираторных инфекций, ни вероятность повторного развития заболеваний легких в этом случае не отличаются. Доктор Боудиш заключил, что согласно полученным результатам, пересадка одной или двух долей легкого позволяет восстановить функции дыхательной системы так же эффективно, как и пересадка целого легкого от живого донора или пациента со смертью мозга. В случае Кастильо ретрансплантация собственной доли легкого, очень вероятно, дала бы весьма большие шансы на полное выздоровление.

Практически одновременно с операциями Маккиарини, 28 октября 2009 года, французские хирурги из госпиталя Авиценны в Париже провели успешную трансплантацию искусственного бронха после удаления у пациента собственного бронха, пораженного раковой опухолью. Врачи сохранили 78-летнему мужчине не только этот орган, но и жизнь. Надо отметить, что у пожилых пациентов удаление легкого очень рискованно, часто ведет к гибели после операции. Искусственный бронх французской конструкции состоит из трупной криоконсервированной аорты (которая изготавливалась так же, как и для целей сосудистой хирургии, и хранилась в тканевом банке), усиленной с внутренней стороны специальным металлическим стентом. Большим плюсом такой неживой консервированной аорты является отсутствие необходимости в приеме иммунодепрессантов, что противопоказано онкологическим больным.


Результаты операции оказались великолепными. Спустя два с половиной года после операции пациент чувствует себя очень хорошо. Это особенно важно, ведь за этот промежуток времени не развился рецидив рака. И хотя больному требуется постоянное наблюдение, врачи констатируют, что бронхиальный рак отступил. «Наш подход основан на предшествующих десяти годах экспериментальных исследований на животных», — сказал ведущий исследователь и хирург Эммануэль Мартино. Но он подчеркнул, что проводить подобные хирургические вмешательства на человеке все же надо пока с осторожностью.

Эммануэль Мартино (Emmanuel Martinod)
Эммануэль Мартино (Emmanuel Martinod), торакальный и сосудистый хирург, профессор

Выбор аорты был обусловлен подходящей формой. По мнению авторов, это такой же трубчатый канал с диаметром, сопоставимым с диаметром трахеи. Кроме того, хорошо известна прочность, эластичность и стойкость аорты к инфекции. С другой стороны, в эластичности и основной недостаток аорты: есть риск спадания ее стенок. Однако этого можно избежать с помощью установки специального стента. При экспериментах на животных осложнений не произошло в большинстве случаев имплантации аорты, по крайней мере в последующие после операции три года. В данных экспериментальных исследованиях была описана частичная регенерация тканей трахеи после пересадки криоконсервированных аллотрансплантантов аорты. Было задокументировано образование хряща, причем источником регенерации, по мнению французов, стали мезенхимальные клетки костного мозга, которые обычно действительно циркулируют в крови. В современной литературе их часто называют фиброцитами. Гистологические исследования регенератов у животных показали постепенную регенерацию дыхательного эпителия бронхов с метаплазией от плоскоклеточного к смешанному, а затем к нормальному мукоцилиарному эпителию. Было показано убедительное преимущество использования криоконсервированных аллотрансплантантов аорты, в сравнении с децеллюлированной (обесклеточенной) трахеей и с аортой, консервированной в глютаровом альдегиде. Французские ученые продемонстрировали, что аллотрансплантат аорты может быть ценной заменой негодному бронху, с достижением результата, аналогичного трансплантации донорского бронха, но в этом случае не требуется никакого подавления иммунитета.

Экспериментальная работа по регенерации бронха проводилась Мартино в Лаборатории биохирургии профессора Алена Карпентье, получившего всемирную известность за развитие биопротезирования клапанов сердца.

Ален Карпентье (Alain Frédéric Carpentier)Ален Карпентье (Alain Frédéric Carpentier), выдающийся французский кардиохирург, бывший президентом Французской академии наук

Профессор Ален Карпентье назвал этот случай «волшебством регенерации бронха», пояснив, что пересаженная аорта стала крайне удачной матрицей для регенерации бронха, которая в настоящее время покрылась новым мерцательным эпителием, способным очищать дыхательные пути.




 

Малкольм ДеКамп (Malcolm M. DeCamp)
Малкольм ДеКамп (Malcolm M. DeCamp) профессор торакальной хирургии Центра заболеваний грудной клетки Гарвардской медицинской школы

В свою очередь, специалисты из Гарварда показали, что если взять более длинный участок аорты, то приемлемые воздухоносные пути не образуются. То есть подтверждено еще раз, что при восстановлении дыхательных путей очень важное значение приобретает протяженность дефекта.

Идея использования большого сальника для восстановления дыхательных путей получила интересное развитие за рубежом. В марте 2003 года австрийским профессором-трансплантологом У. Клепетко были опубликованы отдаленные результаты сложной двухэтапной операции по восстановлению трахеи совмещенной с пересадкой легких. 57-летнему задыхающемуся пациенту с далеко зашедшей хронической обструктивной болезнью легких плюс с одновременным сужением трахеи была выполнена стандартная двусторонняя последовательная (сначала одно, потом другое легкое) трансплантация легких. Чтобы избежать чрезмерного усложнения и затягивания операции было решено сохранить донорскую трахею от этого же донора. Для этого на первом этапе донорская трахея была временно помещена в брюшную полость реципиента и оборачивалась большим сальником пациента, а концы этой трахеи-трубки были пришиты к брюшной стенке и выведены наружу наподобие стом (открытых отверстий). Пациент получал иммуносупрессию, состоящую из циклоспорина А, микофенолятмофетила и кортизона.

Уолтер Клепетко (Walter Klepetko)
Уолтер Клепетко (Walter Klepetko), профессор торакальной хирургии, ведущий специалист в области трансплантации легких, президент Европейской ассоциации кардио-торакальной хирургии (EACTS). В возглавляемом им отделе проводится около 100 трансплантаций в год, это одно из ведущих учреждений в мире в данной сфере

Через шестьдесят дней после необычной пересадки в брюшную стенку исследование трахеи показало, что аллотрансплантат имел нормальный вид, как макроскопически, — охранение упругости и жесткости гиалиновых полуколец трахеи, — так и на микроскопическом уровне — нормальную структуру стенок. Через 6 месяцев после пересадки легких пациенту провели удаление его трахеи и дуги перстневидного хряща, а дыхательные пути и нормальное дыхание восстановили благодаря этой предварительно подготовленной в организме пациента чужой трахее. Был сделан вывод, что чужая трахея, обернутая в сальник в брюшной позиции, сохраняет функциональную и структурную целостность и позволяет провести отсроченную успешную реконструкцию дыхательных путей при помощи наложения прямого анастомоза конец в конец между остатками своей трахеи и префабрикованной частью донорской.

Вид донорской трахеиВид донорской трахеи, окруженной сальником реципиента перед пересадкой в правильное положение

При биопсии стенки трахеи было обнаружено, что трахея выглядит как здоровая, механические свойства стенок органа полностью сохранены, а хрящ покрыт эпителием дыхательных путей. Причем стенка трахеи была отлично васкуляризована (имела много действующих сосудов с активным кровотоком). На момент написания статьи пациент жил уже 31 месяц после трансплантации. Были подтверждены данные Левашова, что донорская трахея, завернутая в сальник реципиента, сохраняет свою функциональную и структурную целостность, и может быть успешно использована для двухэтапной аллотрансплантации.

Несмотря на теоретическое наличие альтернативных вариантов, Маккиарини был крайне заинтересован поставить Клаудии биоискусственную, — в своем и своих соавторов понимании, — трахею. Основанием для операции стал диагноз «терминальная стадия бронхомаляции». Непонятно, почему после появления публикации в 2008 году другие торакальные хирурги не высказали свое мнение о целесообразности именно такой необычной трансплантации, а не другой трахеопластической операции.

Надо подчеркнуть, что подготовкой донорской трахеи к трансплантации занималось несколько лабораторий в разных странах Европы, координирующих свои действия. У умершего в Италии 51-летнего донора взяли участок трахеи длиной 7 см. В Университете Падуи (Италия) с помощью специальных растворов его очистили от клеток донора, получили соединительнотканный волоконный остов трахеи, который поступил для дальнейшей модификации — заселения клетками самой Кастильо.

Сара Монтеро (Sara Mantero)
Сара Монтеро (Sara Mantero), профессор отделения биоинженерии Миланского политехнического университета (Италия)

Биореактор конструкции Сары Мантеро
Биореактор конструкции Сары Мантеро
. В ряде публикаций сообщалось, что на голый каркас донорской трахеи начали наращивать ткани. Это, конечно, не совсем соответствует сути выполненных действий.

Из заранее забранного у Кастильо костного мозга в Великобритании были выделены пластик-адгезивные (прилипающие к дну пластиковых культуральных флаконов) стромальные клетки, которые сегодня принято называть мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками костного мозга. Размножение этих клеток происходило на деньги гранта английского профессора Мартина Бирчелла из Университетского колледжа Лондона (Великобритания).

Профессор Мартин Берчелл (Martin Birchall)
Профессор Мартин Берчелл (Martin Birchall), профессор-отоларинголог, директор ЛОР-программы Академического центра здравоохранения (UCL Partners), объединяющего более 40 английских высших учебных заведений и членов NHS, являющихся ведущими мировыми центрами медицинских открытий, инноваций в сфере здравоохранения и образования

Это серьезная структура, имеющая хорошее финансирование, способная быстро и эффективно разрабатывать, и реализовывать прорывные улучшения медицинских технологий. Берчелл известен также тем, что в октябре 2010 года осуществил первую в мире комбинированную трансплантацию гортани и трахеи в университете Калифорнии.

По утверждению Берчелла, именно он в эксперименте на свиньях разработал стратегию использования лишенных клеток органов в виде соединительнотканных волоконных остовов для их трансплантации в сочетании с собственными клетками, в том числе и стволовыми (дифференцированными или недифференцированными). Кульминацией таких разработок, по мнению Берчелла, стали первые в мире пересадки биоискусственных органов — трахей, созданных на основе стволовых клеток, для пересадки взрослому человеку (Lancet, 2008) и ребенку (не опубликовано, март 2010). Собственно говоря, это именно те трансплантации, которые Маккиарини в России «скромно» позиционирует как собственные достижения. Надо отметить, что при этом Берчелл вообще не упоминает Маккиарини. Однако и претензии Берчелла на исключительный приоритет тоже, мягко говоря, не совсем скромны и корректны. Сама идея рассасывающихся скаффолдов — не новая стратегия, в СССР известная как регенерация по аллостатическому трансплантату или рассасывающемуся каркасу. Но учитывая, что никто на Западе не считал и не считает важным и нужным знакомиться с российскими исследованиями, то, вероятно, Берчелл о российских исследованиях не знал. Но все же, надо было хотя бы учесть известную публикацию американцев Джозефа Ваканти и Самуэля Лангера, в 1993 году предложивших новую для американцев концепцию рассасывающихся скаффолдов для создания биоискусственных органов.

Здесь надо отметить важную особенность превращения любых матриксов из волокон соединительной ткани в живом организме, с которой обычно не знакомы дилетанты: все биополимеры растворяются и замещаются регенерирующей соединительной тканью, поэтому поставить каркас совершенно недостаточно даже для воссоздания, сохранения или изменения формы органов.

Джозеф Ваканти (Joseph P. Vacanti), Самуэль Роберт Лангер (Robert S. Langer)
Джозеф Ваканти
(Joseph P. Vacanti), surgeon-in-chief at MassGeneral Hospital for Children, is widely considered a pioneer in the field of tissue engineering. Самуэль Роберт Лангер (Robert S. Langer) American engineer, scientist, entrepreneur, inventor and the David H. Koch Institute Professor at the Massachusetts Institute of Technology. He was formerly the Germeshausen Professor of Chemical and Biomedical Engineering and maintains activity in the Department of Chemical Engineering and the Department of Biological Engineering at MIT.

Тем более что многие зарубежные и даже наши отечественные ученые считают эту публикацию (Langer R., Vacanti J. P. Tissue engineering. Science. 1993. May 14;260(5110):920-6) отправной точкой в развитии тканевой инженерии.

Следует отметить, что в знаменитой публикации 2008 года «Клиническая трансплантация ткане-инженерных дыхательных путей» («Clinical transplantation of a tissue-engineered airway») в журнале «Ланцет» в списке авторов Берчелл занимает последнюю позицию. В отличие от России, на Западе в конце списка авторов идет самый маститый ученый — руководитель исследования, лаборатории или научного направления. Собственно говоря, с учетом этого факта, личный вклад Маккиарини именно в создании конструкции «биоискусственной» трахеи становится еще более сомнительным.

Энтони Холландер (Anthony Hollander)
Энтони Холландер (Anthony Hollander), руководитель Института интегративной биологии Университета Ливерпуля (с 2014 г.), профессор ревматологии и тканевой инженерии Университета Бристоля, где был руководителем Школы клеточной и молекулярной медицины (School of Cellular and Molecular Medicine)

Подготовкой клеточных культур для построения трахеи занимался профессор Энтони Холландер из того же Бристольского университета. Сам Холландер с удовлетворением отмечает, что в исследовательской программе, завершившейся в Барселоне трансплантацией биоискусственной трахеи Клаудии Кастильо, он был единственным специалистом по стволовым клеткам. С помощью давно и хорошо известных индукторов дифференцировки (или дифференцирующих сигналов) Холландер превратил культуру мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга Кастильо в культуру хондробластов (клеток хряща). Надо сказать, что Холландер специализировался на клетках хряща, и его предшествующий работе с трахеей профессиональный интерес состоял в восстановлении именно суставного хряща.

Сама по себе методика подготовки клеточного материала из костного мозга, применённая для создания биоискусственной трахеи, — давно известная и уже достаточно стандартная, хорошо отработанная клеточная технология. Вообще тип клеток, взятый англичанами в качестве основы для трахеи, был открыт в СССР еще в начале 1970-х годов тогда аспирантом Института ‎‎эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН Рубеном Карповичем Чайлахяном, работавшим над кандидатской диссертацией под руководством профессора гистолога, гематолога и иммунолога А. Я. Фриденштейна.

Рубен Карпович Чайлахян
Рубен Карпович Чайлахян, доктор медицинских наук, заведующий Лабораторией стромальной регуляции иммунитета

Поскольку Фриденштейн понимал значение гистологических терминов, то он правильно назвал эти клетки стромальными клетками-предшественниками механоцитов или по особенностям роста в культуре клеток — фибробластическими колониеобразующими единицами (КОЕ-Ф). Надо отметить, что это открытие не прошло, как это обычно бывает с отечественными исследованиями, мимо мировой научной общественности ввиду того, что Фриденштейн несколько лет по приглашению проработал в США (Национальные институты здоровья, Батезда). В наиболее известных зарубежных руководствах по молекулярной и клеточной биологии того времени речь всегда шла о возможности именно фибробластов дифференцироваться в трех направлениях. Позднее, в 1990–1991 гг., американский исследователь Арнольд Каплан предпринял попытку присвоить себе авторство открытия этих клеток. Он попытался получить патент на эти клетки, назвав их клетками Каплана или мезенхимальными стволовыми клетками. Попутно присвоив себе идею другого российского ученого-гистолога А. А. Максимова о существовании во взрослом организме мезенхимальных стволовых клеток — общих стволовых клеток для системы крови и всей соединительной ткани, а также введенного Максимовым представления о клетках мезенхимального резерва.

Арнольд Каплан (Arnold I. Caplan)
Арнольд Каплан (Arnold I. Caplan), Ph. D., профессор, директор Центра исследований скелета (SRC)

Патент, естественно, Каплану не дали, но термин «мезенхимальные стволовые клетки» стал, во многом благодаря Каплану, очень популярным и до сих пор активно и бездумно используется многими исследователями. Даже несмотря на то важное обстоятельство, что еще в 2005 году Международное общество клеточной терапии (ISCT, CAN) не рекомендовало применять термин «стволовые клетки» к клеточным культурам — клеткам стромы костного мозга и жировой ткани (развивающиеся в эмбриогенезе из мезенхимы), поскольку это не стволовые клетки. В вопрос определения правильного положения стромальных клеток в линии дифференцировки соединительной ткани существенный вклад внес профессор Эдвин М. Хорвиц.

Эдвин М. Хорвиц (Edwin M. Horwitz)
Эдвин М. Хорвиц (Edwin M. Horwitz), президент Международного общества клеточной терапии, директор программ клеточной терапии в Отделе онкологии, крови и трансплантации костного мозга Детской больницы Филадельфии (США), является признанным авторитетом в исследовании мезенхимальных стромальных клеток (МСК)

Он провел первые клинические пересадки костного мозга детям с тяжелой формой несовершенного остеогенеза, был также одним из первых исследователей клинических эффектов от внутривенных инфузий аллогенных МСК пациентам.

Существование мезенхимальных стволовых клеток во взрослом организме или «мезенхимы взрослого» (по А. А. Максимову) — пока всего лишь научное предположение. До сегодняшнего дня не разработаны методы надежной идентификации таких стволовых клеток и, соответственно, способы выделения и культивирования этой, очевидно, малочисленной популяции клеток. Все остальные выделяемые различные фибробластоподобные клетки с множественными потенциями к превращению в клетки хряща, кости, сухожилий и жировой ткани были обозначены как «мультипотентные мезенхимные стромальные клетки».  Собственно говоря, англичане работали с культурой именно этих клеток. То есть, по большому счету, непосредственно стволовые клетки при подготовке английской версии биотрахеи не использовались. Стволовые клетки, безусловно, присутствовали в костном мозге Кастильо — так же, как и у любого человека. Более того, в костном мозге присутствуют разные популяции стволовых клеток. Но их количество очень мало, а при получении культуры прилипающих к пластику стромальных клеток, большая часть стволовых клеток постепенно теряется, так как они не способны делиться в таких условиях культивирования.

Культура клеток хряща, полученная Холландером, была перенесена на донорский соединительнотканный волоконный каркас трахеи, помещенный в двухкамерный ротационный биореактор, специально созданный в Миланском политехническом университете Италии Сарой Мантеро для выращивания полых органов трубчатой формы. Сам биореактор позиционировался как устройство, позволяющее создать две камеры для выращивания разных клеточных популяций в полом трубкообразном органе. Однако для поддержания роста клеток эпителия и хряща нужны совершенно разные и применяемые только отдельно для каждого дифферона клеток определенные культуральные среды и условия культивирования.

Культивирование человеческих клеток-предшественников эпителия бронхов и трахеи проводят на границе раздела водной и воздушной сред (air-liquid interface, ALI). Совершенно очевидно, что пористый каркас трахеи не может быть надежным разграничительным барьером между разными растворами, и раздел сред для дыхательного эпителия там тоже не отработанный, а совсем другой. Двух суток, в течение которых клетки этих двух популяций находились в одном биореакторе, совершенно недостаточно для значимого наращивания их клеточной массы. Возможно, за этот промежуток времени какие-то клетки и успели прилипнуть к соединительнотканному волоконному остову трахеи, но никакой научной информации и фотодокументов, показывающих, что происходило с клетками хряща и эпителия в таких условиях, представлено не было. Не ясно, могут ли вообще внутри этого биореактора делиться такие клетки.

Строго говоря, сам Маккиарини в самом важном процессе создания новой трахеи не участвовал, поскольку не обладал необходимыми специальными знаниями и навыками. Маккиарини рассказывает: «Мы взяли донорскую трахею, очистили ее от клеток, взяли у пациента из костного мозга недифференцированные стволовые клетки, поместили их в питательную среду и с помощью факторов роста дифференцировали в те клетки, которые были нам нужны (для внешней части трахеи). Для внутренней части трахеи клетки брали из носоглотки и из самой трахеи и также размножали их. Матрицу мы готовили в Барселоне, клетки выращивали специалисты в Великобритании в Бристоле (хондроциты и клетки дыхательного эпителия), а биореактор находился в Милане. После того как каждый сделал свою работу, трансплантация прошла в Испании. Все прошло блестяще, но всё это слишком сложно для того, чтобы можно было помочь всем».

На самом деле ничего сложного в подготовке такого клеточного материала, изначально полученного из костного мозга человека, и в такой «сборке» такой «биотрахеи» нет. Наша лаборатория в совершенстве владеет подобными технологиями, и реальная стоимость их существенно ниже, чем озвученная в прессе сумма под миллион долларов. Но вот к самой технологии возникает масса вопросов, которые ставят под большое сомнение даже теоретическую возможность достижения «блестящих» результатов.

Во-первых, остаётся непонятным, почему не были проведены доклинические испытания именно таких биоинженерных конструкций трахеи перед пересадкой живому человеку. Пересадка трахеи — крайне рискованная операция. Ошибки или осложнения ведут к асфиксии, инфицированию средостения с риском поражения жизненно важных органов и сосудов, а также опасным для жизни затруднениям дыхания. Маккиарини утверждал, что доклинические испытания биоискусственной трахеи были им проведены на мышах и свиньях, но это не соответствует действительности . Какова структурная динамика восстановительных процессов при этой технологии? Реальная роль используемых клеток? Не изучено и непонятно.

Во-вторых, вызывает некоторое недоумение выбор трахеи для замены главного бронха. Строение этих частей воздухопроводящих путей заметно отличаются. В трахее гиалиновый хрящ представлен в виде несомкнутых полуколец, плюс задняя часть трахеи представлена мембраной из соединительной ткани с гладкими мышечными волокнами, образующими так называемую мышцу трахеи. В главном же бронхе гиалиновый хрящ в виде колец, а мышечные волокна образуют циркулярную пластинку. Биомеханика у этих анатомических образований различна, даже если предположить, что используются только матрицы этих частей воздухопроводящих путей. Никаких обоснований замены бронха на трахею не было представлено. Этот вопрос просто был опущен.

В-третьих, хотя речь идет о стволовых клетках, но собственно стволовые клетки именно для трахеи в случае Кастильо фактически не были использованы. В лабораторных условиях из костного мозга были выделены и размножены пластик-адгезивные фибробластоподобные мультипотентные стромальные клетки-предшественники костного мозга, культура которых под действием индукторов дифференцировки была постепенно превращена в хрящеподобные клетки. В каркас трахеи было введено 60 млн клеток. Не ясно, это меньше или больше, по мнению авторов, того количество клеток гиалинового хряща, которое должно быть в норме в таком объеме трахеи? Для справки: есть данные, что «среднестатистическая» человеческая клетка длиной 10 мкм весит около одного нанограмма, и тогда для такого органа, как трахея указанное количество выращенных клеток очень мало. В целом трансплантация только одних хондроцитов для восстановления гиалинового хряща вызывает недоумение. Особенностью хряща является отсутствие в нем собственных сосудов. Любой студент медик, который прилежно изучает гистологию на I–II курсе института, знает, что гиалиновый хрящ может существовать только окруженным надхрящницей, богатой сосудами, или в суставе, постоянно омываемым питающей его синовиальной жидкостью. Причем для нормального состояния суставного хряща конечностью надо постоянно шевелить. Надхрящница — это соединительнотканная оболочка, покрывающая хрящ, которая состоит из двух слоёв — наружного (фиброзного) и внутреннего (хондрогенного, камбиального), пронизана большим количеством сосудов. Малодифференцированные камбиальные (ростковые) клетки в основном локализуются вокруг сосудов в надхрящнице, а проходя специализацию, превращаются в хондробласты и хондроциты, то есть без надхрящницы в трахее регенерации хряща не произойдет. Если сохранить надхрящницу и удалить гиалиновый хрящ, например, в реберном хряще у человека, то эта часть ребра через некоторое время самостоятельно и полностью восстановится. Если, наоборот, оставить хрящ и удалить надкостницу  — хрящ медленно рассасывается. Поэтому пластические хирурги для пересадок всегда используют гиалиновый хрящ вместе с надхрящницей. Пересадка хондроцитов без восстановления надхрящницы и без обеспечения кровоснабжения в ней с надеждой на спонтанное восстановление хрящевых колец бронха уже после трансплантации в организме реципиента — абсолютно утопическая мечта. Бессмысленность таких надежд косвенно уже была неоднократно подтверждена в многочисленных исследованиях, в том числе группы японского профессора Кодзимы, при попытке создать хрящ с использованием хондроцитов и фибробластов. Без воспроизводства условий подходящего микроокружения и питания никакой хрящ существовать сам по себе не сможет. Тем более что гиалиновый хрящ трахеи как орган представлен хрящевой тканью и надхрящницей. А новую полноценную надхрящницу никто в мировой науке пока не научился выращивать.

Можно рассмотреть другой пример реального образование хряща de novo у человека, но уже при патологическом процессе — при формировании истинного ложного сустава (неоартроза). Неоартроз образуется в ситуации, когда нарушена регенерация кости и ее обломки не срастаются, а остаются подвижными. В ряде случаев концы сломанной кости постепенно покрываются волокнистым хрящом с участками гиалинового хряща. Однако происходит подобное только на фоне затягивания щели между краями костных обломков новообразованной капсулой с подобием синовиальной жидкости. То есть образуется подобие суставной полости — соблюдается один из двух возможных вариантов существования гиалинового (суставного) хряща. Также надо упомянуть, что различают так называемый аппозиционный и интерстициальный рост хряща. Первый осуществляется за счет периваскулярных клеток и прехондробластов надхрящницы. Второй — за счет малодифференцированных хондробластов, лежащих в самой хрящевой ткани и находящихся непосредственно под надхрящницей. Нужно иметь в виду, что полноценная репаративная регенерация надхрящницы и гиалинового хряща у человека возможна лишь при очень небольших по площади повреждениях.

При обширных повреждениях хрящевой ткани, сопровождающихся разрушением надхрящницы на большом протяжении, регенерации хрящевой ткани препятствует развитие молодой соединительной ткани на месте дефекта. С течением времени регенерат созревает в рубцовую соединительную ткань. Известен метод направленной тканевой регенерации (от англ. Guided Tissue Regeneration), основанный на использовании мембранной техники, который используется преимущественно в стоматологии для создания благоприятных условий образования нового зубодесневого соединения, и предположительно может отграничивать область регенерации хряща от новообразования молодой соединительной ткани. Можно предположить, что это было бы полезно для создания новой структуры — биотрахеи, имеющей сегментарное строение. Но этот технический прием Маккиарини использован тоже не был.

Для дополнительной информации о том, как выглядит реальное восстановление гиалинового хряща, приведем два примера биотехнологических компаний, выращивающих клетки человеческого хряща для клинического применения.

«Джензайм»В 1987 году начались первые клинические испытания эффективности трансплантации культуры собственных хондроцитов ортопедических пациентов для восстановления их же собственных хрящей коленного сустава на месте существующего дефекта. Такую выращенную культуру клеток стали называть, подобно лекарственным препаратам, торговым названием — картицел (Carticel). Методика выращивания и трансплантации пациенту культуры собственных хондроцитов была разработана фирмой «Джензайм». 

Для того, чтобы вырастить хрящ, предварительно, в ходе небольшой отдельной операции, из центральной не нагружаемой части суставной поверхности иссекают кусочек хряща массой 200–300 мг. Этот хрящ помещается в специальный сосуд для транспортировки и отправляется для выращивания в лабораторию «Джензайм». Культивирование хондроцитов продолжается не менее 3–4 недель. За это время число собственных хондроцитов увеличивается в 10–12 раз, и перед введением достигает около 12 миллионов клеток.

Объём готового клеточного материала для пересадки невелик и составляет 0,2–0,3 кубических см. Но для их успешной трансплантации нужна небольшая, но все же еще одна дополнительная операция. Из отдельного разреза по переднебоковой поверхности голени берется участок надкостницы большеберцовой кости несколько большего размера, чем размер дефекта хряща. Далее в процессе уже другой артроскопической операции на коленном суставе дефект хряща покрывается этой забранной ранее надкостницей, которая обращена к дефекту своим камбиальным слоем. Надкостница подшивается к краям дефекта с помощью тончайших рассасывающихся нитей и образует своеобразный барьер, чтобы клетки находились в нужном месте и смогли участвовать в регенерации нового хряща.

Схема расположения заплатки Схема расположения заплатки из надкостницы в полости сустава, показано введение культивированных клеток хряща через иглу с помощью шприца

Сверху шов покрывается фибриновым клеем, который изготавливается из крови пациента. В подшитой надкостнице оставляется небольшое отверстие для катетера. Взвесь хондроцитов из сосуда набирается в шприц и по катетеру вводится под надкостницу, заполняя дефект хряща. Оставшееся отверстие заклеивается фибриновым клеем. Стоимость процедур по восстановлению коленного хряща при помощи картицела площадью в несколько квадратных сантиметров составляет около $ 26 000.

co.don AGСпециалисты компании co.don AG считают, что суставной хрящ человека неспособен к естественной регенерации при заметном повреждении. Поэтому из небольшого биоптата хряща (так же забираемого в ходе отдельной небольшой артроскопической операции) в лаборатории компании, несколько дольше — в течение 5–7 недель, выращивается приблизительно 12 миллионов клеток хряща. В отличие от конкурента, в  co.don AG выращенные хондроциты, без использования каких-либо чужеродных материалов, собирают в мелкие шарики — сфероиды. Еще их иногда называют хондросферами (co.don chondrosphere®).

Эти шарики-хондросферы вместе с 0,4 мл специальной среды переносятся на место дефекта хряща. Дополнительной фиксации сфероидов не требуется. За счет их способности слипаться между собой и прилипать к дну и краям этого дефекта трансплантируемые клетки надежно фиксируются самостоятельно в нужном месте в течение 10 минут. Такая технология получила собственное название — «метод аутологичной трехмерной трансплантации хрящевых клеток» (ACT3D).


А)
Капля транспортировочной среды с хондросферами. Б) Схема забора биоптата хряща и операции по «ремонту» дефекта суставного хряща коленного сустава

Затем хрящевые клетки разрастаются и полностью заполняют дефект. Живые хондроциты в состоянии полностью восстановить нормально функционирующий слой хряща. Стоимость выращивания необходимого количества клеточной культуры клеток хряща в лаборатории составляет около € 4 000.

Следует обратить внимание, что даже при переносе выращенных клеток хряща в полость сустава, то есть в те условия, где возможно полноценное существование хондроцитов, требуются специальные технические решения, чтобы из клеток могла сформировалась ткань хряща. Для этого используют либо заплатку из надкостницы, либо собирают клетки в сфероиды, способные к прилипанию.

В-четвертых, надо отметить, что две популяции клеток — эпителий дыхательных путей (эпителиальные клетки, полученные из выстилки полости носа) и клетки хряща — это совершенно недостаточный набор для создания функционирующей трахеи. Крайне важное значение имеют гладкомышечные клетки, обеспечивающие подвижность трахеи и стабильность ее формы. Без гладкой мускулатуры ни трахея, ни бронхи не смогут сохранить свою форму и выполнять свои функции. В перепончатой части трахеи имеются гладкие мышечные волокна, также переходящие в круговые связки. Благодаря этому просвет трахеи меняется — суживается при выдохе и расширяется при вдохе. Это важно для кашля. Физические свойства задней стенки трахеи ученые определили с помощью математического моделирования. Было обнаружено, что смысл кашля в том, чтобы очистить легкие и дыхательные пути. Все инородные тела и продукты жизнедеятельности выходят со слизью. Слизь при кашле вылетает тем эффективнее, чем толще ее слой на стенках трахеи и чем быстрее движется воздух. Еще лучше, чтобы скорость воздуха в трахее во время кашля («кашлевого акта») менялась. Все это и обеспечивает эластичная задняя стенка. При кашле ее мышцы сокращаются, и просвет трахеи сужается процентов на двадцать. В результате увеличивается и скорость воздушного потока, и толщина слизи на стенках. При врожденном отсутствии гладкой мышечной ткани происходит патологическое расширение дыхательных путей и возникают проблемы с органами дыхания. В этом случае неполноценные податливые стенки трахеи и бронхов растягиваются под давлением вдыхаемого воздуха и просвет трахеобронхиального дерева значительно увеличивается по сравнению с нормой, обусловливая развитие дивертикулов и расширения трахеи, вплоть до трахеобронхомегалии, что приводит к болезням легких. Огромное значение имеют клетки многочисленных желез трахеи, условия выращивания которых вне организма известны и существенно отличаются от культивирования эпителия дыхательных путей. Без органотипичных же фибробластов трахея никогда не восстановит нормальный волоконный остов и т. д.

Почти за два десятилетия попыток создать биоискусственный орган профессор Энтони Атала установил, что оптимально использовать матрицу вместе с эндотелиальными клетками и фактором роста сосудов (VEGF), так как именно последние обеспечивают адаптацию и прорастание новых клеток в организме. Эндотелиальные клетки и именно такой фактор роста Маккиарини при создании «биоискусственной» трахеи вообще не использовал.

В-пятых, гистологами слабо изучена репаративная регенерация слизистой оболочки и подслизистой основы трахеи с ее многочисленными слизисто-белковыми железами. Непонятен возможный объем и условия восстановления этих структур.  Многие исследователи считают, что регенерация дыхательного эпителия возможна только на небольшом удалении от края раны слизистой, а при значительных полнослойных циркулярных дефектах восстановления внутреннего слоя не произойдет. В норме мерцательный эпителий дыхательных путей у человека защищен специальным слоем слизи.  Реснички мерцательного эпителия в норме функционируют в двойном слое слизи толщиной до 6 мкм, выделяемой бокаловидными клетками трахеи. Нижний слой— это золь, в которой находятся биологически активные вещества, ферменты, иммуноглобулины. Причем там концентрация иммуноглобулинов почти в 10 раз выше, чем в крови. Верхний слой слизи — язко-эластичный гель, которого только касаются верхушки ресничек, выполняет главным образом механическую функцию. В человеческом организме в течение дня через трахею в лёгкие проходит 12 000 литров воздуха. Чтобы не было высушивания слизистой и, тем более, глублежащих тканей стенок трахеи, в ходе эволюции возникло несколько механизмов защиты, которые были проигнорированы при воссоздании этого органа искусственным путем. Каковы возможности клеточных технологий для восстановления нового внутреннего слоя трахеи? Непонятно.

В-шестых, никак не продуман и не решен вопрос о кровоснабжении «выращенной» трахеи. Известно, что все случаи успешной трансплантации донорской трахеи были связаны с более или менее адекватным восстановлением кровотока в этом органе. В технологии Маккиарини у «биоискусственной трахеи» вообще не было предусмотрено никаких сосудов!

Фолькман Рихард (Richard von Volkmann)Фолькман Рихард (Richard von Volkmann) (1830–1889), выдающийся немецкий хирург

Однако еще в 1873 году Рихардом фон Фолькманом было установлено, что максимум трехмиллиметровые кусочки тканей могут существовать в благоприятной среде без собственной сосудистой сети и нормального кровообращения. Для аргументированных возражений в этом случая можно было бы вспомнить метод трансплантации кожи, предложенный русским хирургом Красовитовым в 1947 году.


 

 

Красовитов Владимир КонстантиновичКрасовитов Владимир Константинович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии Кубанского медицинского института

Это пластика собственным полнослойным кожным лоскутом раны после травматического отрыва этого же лоскута, то есть речь идет о реплантации. Обычно этот вид пересадки кожи осуществляют при скальпировании, когда с конечностей в результате травмы срывается кожный покров заметной площади с подкожной клетчаткой, чаще в виде чулка или высоких перчаток с конечностей. Производится не позднее 4–6 часов после травмы. Лоскут моют с мылом, края его освежают. Подкожную клетчатку удаляют. Эпидермис обрабатывают йодом. И весь лоскут, как чулок натягивают на конечность. Несмотря на большие размеры и массу кожи, сосуды лоскута не подключают к системе кровообращения пациента, против всех правил все обычно хорошо приживается. Тщательных исследований того, какова структурная динамика интеграции полнослойного кожного лоскута после полного отрыва и возвращения на место в ходе операции никто не проводил. Однако точно установлено, что в отличие от кожи, необратимые явления в донорской трахее человека, лишенной кровообращения, развиваются уже через 6 часов.

Маккиарини утверждал, что трахея — полый орган с простым строением, подразумевая, что все само собой может как-то восстановиться! Это неверно. Трахея как орган не способна к заметной репаративной регенерации. Более двух столетий назад швейцарский естествоиспытатель Шарль Бонне правильно утверждал, что регенерация — это одна из форм приспособления, и лучше всего регенерируют органы, которые чаще подвергаются утрате или повреждению в природных условиях. Понятно, что трахея является жизненно важным внутренним органом, и ее значительное повреждение в природе несовместимо с жизнью. Сомнительно, чтобы в ходе эволюции шел отбор животных по способности к регенерации этого органа (однако, возможно, что выраженную регенеративную способность может проявлять эпителий дыхательных путей).

Образование новых артерий достаточно большого диаметра тоже путем репаративной регенерации для восстановления достаточного кровотока в трахее — это мало чем обоснованные надежды, так как человеческий организм, как правило, не способен к спонтанной репаративной регенерации (в обычных условиях) крупных сосудов, и этот вопрос требует дальнейшего изучения. Вторичное развитие, рост и функционирование новых крупных сосудов возможны у человека при беременности, опухолевых процессах и при некоторых разновидностях патологической или атипичной регенерации. Необходимо учитывать, что трахея — орган сложного строения, предназначенный для напряженной и постоянной работы, поэтому он крайне нуждается в интенсивном притоке крови. Необходимость хорошего кровообращения связана с проведением большого количества воздуха через трахею при дыхании. Чтобы защитить слизистую трахеи от высыхания и достаточно увлажнить вдыхаемый воздух, с высокой активностью функционируют серозно-слизистые железы, бокаловидные клетки, продуцирующих слизь. Кровоток необходим также для обеспечения активных движений мышцы трахеи и гладкомышечных пучков в ней, а также ресничек цилиарных клеток в составе ее слизистой оболочки. Трахея имеет и еще одну крайне важную функцию — кондиционирования, по-русски — обработки вдыхаемого из атмосферы воздуха перед поступлением в легкие. Вдыхаемый воздух должен быть очищен, согрет, увлажнен, из него должны быть удалены инородные частицы. Дыхательные пути человека постоянно «промываются» нормальным секретом трахеобронхиального дерева, который представляет собой вязкое полужидкое вещество — слизь, обладающую бактерицидным эффектом, содержащую противомикробные защитные молекулы — лизоцим,  иммуноглобулины, клеточные элементы (альвеолярные макрофаги и лимфоциты). Трахеобронхиальный секрет способствует удалению вдыхаемых инородных частиц, клеточного детрита и некоторых продуктов обмена веществ. В норме объём трахеобронхиального секрета не превышает 100 мл в сутки и проглатывается человеком при выделении. Даже существует специальный термин — «мукоцилиарное очищение» («мукоцилиарный клиренс»). Быстрый толчок реснички вверх с частотой биений около 1000–1300 в минуту обеспечивает движение мокроты со скоростью 0,3–1 см/мин. в бронхах и 2–3 см/мин. в трахее. Установлено, что врожденная и приобретенная патология реснитчатого эпителия ведет к развитию обструктивных болезней легких, под которыми в настоящее время понимают прогрессирующие заболевания, характеризующееся воспалительным компонентом, нарушением бронхиальной проходимости на уровне дистальных бронхов и неблагоприятными структурными изменениями в легочной ткани и сосудах. Также бронхиальная обструкция развивается при синд¬роме неподвижных ресничек. Но даже если абстрагироваться от Маккиарини и предположить, что трахея собрана идеально, то без адекватного восстановления сосудов, их архитектоники и достаточного кровотока через орган все усилия окажутся напрасными. Известно, что уже через 6 часов после прекращения кровоснабжения в трахее начинаются необратимые изменения, которые в условиях тепловой ишемии протекают еще более быстро.

В-седьмых, это ложь Маккиарини о благоприятных последствиях операции: «Результаты превзошли все ожидания — никакой реакции отторжения не было, женщина полностью поправилась. Более того, на встроенном участке трахеи начали быстро образовываться кровеносные сосуды, на что мы даже не смели надеяться». Однако надо отметить, что «полностью поправилась» — это сильное преувеличение в случае с Кастильо. Упорное патологическое разрастание грануляционной ткани на месте проксимального анастомоза долгое время представляло серьёзную проблему для жизни и здоровья Кастильо. Она регулярно госпитализировалась каждые 3 месяца для проведения бронхоскопий. В ходе некоторых из них расширялся просвет бронха за счет установки стентов через разные промежутки времени по мере развития сужения трахеи в результате рубцевания. Непонятно, стоит ли стент в бронхе у Кастильо в настоящее время, продолжает ли она принимать антибиотики и прочие медикаменты, каково состояние ее легких?

В целом вся абсурдность ситуации заключается в том, что Маккиарини по факту не является специалистом в области клеточных технологий и клеточной биологии, знания именно этих наук являются базисом для успешного создания биоискусственных органов, вся деятельность Маккиарини в проекте была преимущественно сведена к координированию действий и вшиванию вместо бронха некого подобия трубки — обработанной донорской трахеи. Вшить трубку вместо бронха для опытного торакального хирурга не представляет существенной сложности. Подчеркнем, что успешного опыта аллотрансплантации трахеи у человека Маккиарини не имел.

Однако Кастильо благополучно пережила операцию, ее легкое расправилось, и женщина достаточно свободно стала дышать через такой «бронх», что вызвало, прилив оптимизма у участников ее лечения.

Дальше события развивались еще более интересно. По словам Маккиарини, технология, которая была реализована в случае Костильо слишком сложна и стоит больших денег (озвучивалась сумма около 1 миллиона долларов). Поэтому «мы» решили упростить процесс для того, чтобы подобные технологии были доступны для любого нуждающегося в них человека на Земле. «Доступность для любого» после упрощения технологии по Маккиарини подразумевала сумму от 60 до 130 тысяч евро, в виде расходов в Европе на каждую новую операцию. Разброс стоимостей зависит от диагноза заболевания и сопутствующего стандартного лечения. Упрощение методики подразумевало исключение этапа лабораторной подготовки и наращивания клеточной биомассы для создания биоискусственной трахеи, а также исключение этапа предварительного «выращивания» этой трахеи в специальном биореакторе перед трансплантацией в человеческий организм.

У разумных людей возник вопрос: «Не слишком ли просто?». Ответ Маккиарини озадачил многих.  Паоло ответил: «А насчет простоты — вот вам как хочется, чтобы женщина была попроще и посговорчивее или наоборот? Именно простые технологии и будут работать». Ответ абсурдный. Складывается впечатление, что Маккиарини вообще не представляет каким путем в природе органы, вообще могут регенерировать. Возможен эпиморфоз у человека? — нет. А морфолаксис? — тоже нет. Индукция регенерации? Регенераторная гипертрофия? Регенерация по аллостатическому трансплантату? Не понятно, какие новые, неведомые специалистам по регенерации, механизмы могут сработать на воссоздание трахеи таким способом.

Маккиарини заявил о создании новой концепции бионического лечения или бионической терапии. Принцип этой «новой концепции» состоит в замене поврежденных органов или тканей на новые. И Маккиарини придумал еще один новый термин «бионическая регенерация», чтобы пояснить, как происходит лечение — «это когда поврежденный орган человека сам служит реактором для выращивания пораженных участков. Ведь что может быть лучше, чем использовать собственные силы организма. Такую регенерацию можно было бы проводить во всех уголках земного шара. Идея — активировать стволовые клетки в теле пациента. Чтобы организм сам распознал, где надо устранять повреждение, и сделал это. Такую регенерацию можно было бы проводить во всех уголках земного шара». Строго говоря в такой «концепции» Паоло Маккиарини есть все признаки псевдонаучного исследования. Начиная от предложения новых замысловатых, ранее не существовавших терминов. Лженаучные исследования обычно мотивированы достижением немедленного практически полезного результата, демагогически апеллируют к научным методам, лишь имитируя их, это всякие новые построения, научные гипотезы, которые противоречат твердо установленным научным фактам. Лженаучная теория создается одним человеком или небольшой группой людей, которые не являются специалистами в соответствующей области. Еще раз подчеркнем, что регенерация органов или их сборка на молекулярном и клеточном уровне — это область и предмет исследований особой научной специальности в медицине «Гистология, цитология, и клеточная биология». Это не хирургия. Продолжим перечислять просматриваемые в работе Маккиарини по трахее признаки лженаучного исследования. Это претензия на «революционный» переворот в науке и технологиях. Игнорирование или искажение фактов, которые известны автору теории, но противоречат его теоретическим построениям. Автор активно использует теорию для ведения личного бизнеса. В дальнейшем обсуждении все эти признаки всплывут с полной очевидностью.

Что такое бионическая регенерация по Паоло Маккиарини?

Вообще регенерация — это совокупность биологических процессов, направленных на восстановление поврежденных или утрачиваемых структур в живом организме.

Прилагательное «бионическая» говорит о принадлежности к бионике. В таком сочетании следует, что регенерация относится к бионике. Это не так.  Бионика — это, в отличие от регенерации, не процесс, а наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Еще бионику можно определить также, как учение о методах создания технических систем, характеристики которых приближаются к характеристикам живых организмов. Или по-другому, как раздел кибернетики, изучающий строение и жизнедеятельность организмов для решения инженерно-технических задач. Регенерация не может быть бионической. Это является абсурдом, противоречит элементарной логике. Немного поясним, как возникла бионика в современном понимании?

Термин «Бионика» в 1958 году предложил и в дальнейшем популяризовал американский военный врач Джек Стилл. По мнению основателя бионики — это наука, изучающая возможности инженерно-технического применения информационно-управляющих и конструктивно-энергетических принципов, реализованных в живых организмах. Официальное признание научной общественностью бионики, как науки произошло в конце 1960 года, когда в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который прошел под лозунгом: «живые прототипы — ключ к новой технике». С тех пор представления о бионике существенно не менялись.

Джек Э. Стил (Jack E. Steele)
Джек Э. Стил (Jack E. Steele), (1924–2009) американский врач, полковник, «отец бионики». Слева эмблема бионики — скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла. Скальпель — символ биологии, паяльник — техники, а интеграл объединяет обе отрасли науки

Маккиарини поясняет: «Говоря о бионике, я имею в виду, что поврежденные органы заменяются выращенными искусственно, вот только в качестве биореактора выступает само человеческое тело. Идея заключается в том, чтобы активировать спящие стволовые клетки, которые уже имеются в нашем организме, и направить их развитие в нужное нам русло. Это, к слову сказать, поможет избежать массы проблем — инфицирования среды, в которой выращивается орган, его неправильного пространственного формирования и как следствие образование опухолей. Что может быть проще и лучше, чем использовать внутренние ресурсы человеческого тела для его восстановления? Эта технология — дешевая». Очевидно, что то, о чем говорит Маккиарини к бионике не имеет абсолютно никакого отношения.

Надо пояснить, следующее. Биореактор, по определению, это техническое устройство, обеспечивающее условия пригодные для жизни клеток вне организма или для наращивания клеточной биомассы. Мы же не считаем, что человек — это техническое устройство.

Уэйн А. Моррисон (Wayne Morrison)
Уэйн А. Моррисон (Wayne Morrison), профессор, Director, O'Brien Institute and O'Brien Foundation, Hugh Devine Professor and Head of The University of Melbourne Department of Surgery and Head of Department of Plastic and Reconstructive Surgery at St Vincent's Hospital Melbourne

Вообще, идея первого прообраза некоего биореактора в живом организме принадлежит Уэйну А. Моррисону. Он создал модель мобилизованного артериовенозного шунта, который заводился в камеру, имплантируемую в организм животного, для частичного отграничения шунта и окружающих тканей от внутренней среды организма. Понятно, что в этом техническом решении заложен совершенно другой смысл.

Давно, еще до рождения Маккиарини, возникла проблема как можно заставить регенерировать органы и ткани, которые в обычных условиях не способны к полноценному восстановлению. Десятилетия ученые бьются над вопросом: есть ли «внутренние ресурсы человеческого тела» для его полноценного восстановления? Можно ли будет их использовать, если они будут обнаружены, в медицине? Каковы источники регенерации у животных, способных к самостоятельному полноценному восстановлению органов?  Как можно такую регенерацию стимулировать у человека?  Это сложные вопросы, на которые нет исчерпывающих ответов.

Так, например, ученые-регенератологи всегда надеялись, что способность многих земноводных позвоночных животных регенерировать поврежденные ткани и органы — это качество или, вернее, базовая генетическая программа в геномах, которая с самых древних времен присуща всем многоклеточным животным, включая млекопитающих и человека, в том числе.

Томас Браун (Thomas Braun)
Томас Браун (Thomas Braun) профессор, директор Института исследований сердца и легких Макса Планка в Бад-Наухайм (Германия)

Это давало надежду на то, что в организме человека есть скрытый потенциал по регенерации различных органов, который можно будет задействовать в медицинской практике. Однако недавнее исследование немецких ученых, проанализировавших геном тритона, ставит под сомнение такие надежды. По полученным ими данным установлено, что способность к реституции появилась у земноводных относительно недавно. Поэтому белков и соответствующих генов, отвечающих за полноценное восстановление поврежденных тканей, по предположению профессора Брауна, нет у большинства других видов позвоночных животных.

Для стимуляции регенерации ученые используют, в том числе и трансплантацию. Но это имеет уже другой смысл. Так, советский профессор Лев Владимирович Полежаев предложил концепцию индукции регенерации. При неспособности индивида к самостоятельному восстановлению нормальной структуры определенного органа на процесс регенерации оказывается внешнее воздействие. В зону повреждения вместо утраченной части органа вноситься индуктор регенерации — это могут быть пересаженные измельченные фрагменты ткани или органа с живыми клетками, либо без них. По сути в зону травмы переносят специальным образом подготовленные трансплантаты-индукторы. На месте индуктора формируется новая часть органа вместо утраченной и почти идентичная ей по структуре. Таким образом можно восстановить целостность целого ряда органов: свода черепа у млекопитающих (Полежаев), в том числе у человека (Синица), мышцы (Студитский) и сетчатки глаза (Лопашов) у лабораторных грызунов. Регенерация по аллостатическому трансплантату частично изучена на примере трансплантации нервных стволов и т.д.

Но, такие, вновь образованные, регенерировавшие части органов, принято называть регенератами, но никак не биоискусственными органами. То есть, эта предложенная Маккиарини новая стратегия по сути вообще-то и не совсем относится к тканевой инженерии, и, тем более, не относится к выращиванию биоискусственных органов. И это очевидно, даже несмотря на отсутствие общепринятых определений тканевой инженерии и биоискусственных органов (сейчас происходит наполнение смыслом этих новых терминов).

Маккиарини выдвинул идею — активировать стволовые клетки в теле пациента. Чтобы организм сам распознал, где надо устранять повреждение, и сделал это. Надо сказать, что в любом живом организме, в том числе, и у человека, эволюционно, и так заложена способность распознавать повреждение и на него реагировать. Такие реакции являются признаком живого объекта. И если повреждение совместимо с жизнью, то у любого индивида повреждение тем или иным образом заживает. Способность к регенерации — ажнейшее свойство жизни. Другой вопрос о возможном типе и механизмах заживления. Не все виды живых существ в равной степени способны к полноценному восстановлению утрачиваемых или поврежденных органов, или же их частей. У человека считается, что способность к реституции органов невелика, и обычно, за небольшим исключением, все ограничивается рубцеванием. Бесполезно активировать стволовые клетки, когда человеку (вид Homo sapiens) не свойственны процессы полноценной регенерации (реституции). Полноценная регенерация идет под управлением нескольких регуляторных белков и белковых комплексов. Поясним это утверждение на примере тритона, который в отличие от человека, может отрастить лапку и ряд других своих органов заново после ее утраты.

Джереми Патрик Броукс (Jeremy Patrick Brockes)
Джереми Патрик Броукс (Jeremy Patrick Brockes) британский биохимик, профессор Университетского колледжа Лондона

Что происходит у тритона? Ампутационная поверхность покрывается эпителием, но ничего отрастать не будет если шванновские клетки поврежденных нервов этой лапки не начнут вырабатывать особый белок n AG. Этот белок относится к семейству белков, так называемого переднего градиента AG (anterior gradient). Это лиганд белка Prod 1 — регулятора развития конечности. То есть, сигнальное управляющее вещество — белок n AG, передает команду запуска регенерации от шванновских клеток нервов, за счёт своего связывания с активным центром молекулярных рецепторов (Prod 1), и обладает специфичностью именно к нему. То есть, бластема — «холмик», росток, состоящий из стволовых, а, вернее, из неспециализированных клеток, не будет развиваться, пока не получит особый сигнал — белок n AG. Для образования этого белка-сигнала должна включиться определенная «генетическая программа», которая у человека по непонятным пока причинам не работает, собственно говоря, есть ли вообще такая или подобная генетические программы регенерации у человека — это предмет современных исследований генетики развития. Более того, нужно понимать, что для запуска генетической программы регенерации нужно соблюдать определенные условия. Например, для той же модели — тритона, если после ампутации его лапки, эту образующуюся рану сразу хирургическим путем зашить, то никакой и никогда регенерации не произойдет, даже если через некоторое время этот шов удалить.

Общеизвестно, что вместо полноценной регенерации у человека обычно происходит посттравматическая реакция соединительной ткани с образованием рубца. Не совсем понятна причина именно такой реакции, не ясна и причина потери способности восстанавливать органы заново. Поэтому такой поверхностный подход Маккиарини к давно существующей проблеме регенерации органов, тем более у человека, производит не самое лучшее впечатление.

На вопрос интервьюера, кто еще занимается такого рода трансплантацией в мире, Паоло Маккиарини чистосердечно сказал: «Концепцию бионической регенеративной медицины мы сформулировали года два назад. И мы действительно единственные в мире, кто делает такие операции. Просто нам никто не поверил, что это возможно».

Итак, по словам Маккиарини «Прелесть регенеративной медицины как раз и состоит в ее доступности. Это же не высокотехнологическая отрасль, требующая дорогого и сложного оборудования. Извлечь из костного мозга пациента стволовые клетки может любой врач. Для получения эритропоэтина можно взять любую бездомную собаку с улицы». И с таким оптимистическим настроем приступили к созданию «биоискусственной трахеи» у ребенка.

Киран Финн-Линч — первый ребенок, которому была трансплантирована «революционная» трахея

Операция по замене трахеи ребенку по «методу Маккиарини и соавторов» была проведена в Службе трахеи Гош (Tracheal Service at GOSH) — это специально сформированная в 2000 году в Англии группа специалистов, куда вошли отоларингологи, интервенционные радиологи, реаниматологи, физиотерапевты, кардио-торакальные хирурги, которые были собраны вместе на постоянной основе, чтобы обеспечить самую современную высокотехнологическую помощь детям с заболеваниями трахеи. Этот медицинский сервис стал одним из крупнейших и наиболее успешных услуг в Европе и мировым лидером в области хирургического лечения трахеи. Ежегодно в этот госпиталь поступает много больных детей, в их числе 8–10 малышей со стенозом большей части трахеи.

Хирургическая операция, которая наиболее часто проводится при опасных для жизни ребенка сужениях трахеи большой длины в этом центре называется скользящей или сдвигающейся трахеопластикой (slide tracheoplasty).  Суть операции состоит в рассечении трахеи особым способом (смотреть рисунок), и смещении двух образовавшихся частей трахеи друг относительно друга, таким образом, чтобы просвет трахеи увеличился. При этом длина трахеи становиться короче, но удается расширить диаметр просвета, и этим уменьшить проблемы с дыханием.

Киран Финн-Линч родился с пороком развития трахеи — врожденным стенозом большинства сегментов трахеи на следующий день после рождения ребенок был доставлен в Службу трахеи, где и был прооперирован, а потом находился в отделении интенсивной терапии еще четыре месяца. Первые 11 лет своей жизни Кирану удалось прожить благодаря постоянному наблюдению высококвалифицированных врачей и установкам специальных металлических стентов, позволяющим держать просвет его трахеи открытым для дыхания.

Киран Финн-Линч (Ciaran Finn-Lynch)Киран Финн-Линч (Ciaran Finn-Lynch). Юный англичанин родом из Каслблейни, графство Монахан Северной Ирландии

Постепенно у Кирана стенты протерли стенки трахеи и повредили аорту. Ребенок мог погибнуть в любой момент от массированного кровотечения. Постепенное и нарастающее повреждение стенки аорты рано или поздно привело бы к критическому нарушению ее целостности.  При отсутствии других вариантов, вариантом выбора лидера команды Гош Мартина Элиотта стал вариант лечения Кастильо — разрекламированный успех Паоло Маккиарини.

Донором трахеи для Кирана стала погибшая 30-летняя итальянская женщина. Соавтор операции Кирана Мартин Бирчелл сказал: «Чтобы свести к минимуму задержки, мы обошли обычный процесс выращивания клеток в лаборатории в течение недели, и вместо этого решили выращивать клетки внутри тела мальчика».  Ребенка подготовили к имплантации донорской бесклеточной трахеи всего за четыре часа.

Вид донорской трахеиВид донорской трахеи, подготовленной для пересадки Кирану Финн-Линчу

Итак, в марте 2010 года собственная трахея Кирана была удалена и заменена на донорскую трахею с добавкой собственных клеток из его костного мозга, ребенка оперировала бригада хирургов под руководством Мартина Эллиота. В составе бригады были Мартин Бирчелл, Паоло Де Коппи, так же в операции принимал участие и Паоло Маккиарини. Вся операция длилась около девяти часов.

Перед началом операции по пересадке трахеи у ребенка был забран костный мозг, из которого Марк Лойделл из Royal Free Hospital подготовил суспензию клеток костного мозга, содержащая разные популяции стволовых клеток. В многочисленных интервью участники операции постоянно делали акцент, что с помощью клеток костного мозга, врачи надеется избежать потенциальной проблемы у новой трахеи Кирана с иммунной системой, отторгающей чужие органы. Этот акцент неуместен в данном случае. Внеклеточный матрикс, особенно соединительнотканный волоконный остов органов не иммуногенен, поэтому никакого иммунного отторжения и не могло быть, и это уже давным-давно известно всем специалистам.

Марк Лойделл (Mark Lowdell)
Марк Лойделл (Mark Lowdell) Director of Cellular Therapeutics and RFH/UCL Cancer Biobank

В ходе операции после удаления собственной разрушенной трахеи ребенка, на её место конец в конец, соединяя оставшиеся участки нормального строения, вшивалась матрица донорской трахеи, в которую с помощью обычного шприца была введена суспензия клеток костного мозга с цитокинами. В ходе операции была наложена «заплатка» на поврежденную стенку аорты (см. рис. ниже). Внутрь трахеи был вставлен рассасывающийся в течение 6 месяцев стент, расширяющий дыхательный просвет. Надо отметить, что ребенку установлено дыхательное горло от 30 летней женщины, и просвет у такой трахеи больше, чем должен быть в норме у мальчика в этом возрасте.

Суспензия клеток костного мозга вводилась в стенки подготовленной матрицы из донорской трахеи прямо в операционной из обычного шприца

 

 

 




Схема проведения операции
Схема проведения операции по замене трахеи и ремонту аорты Кирану Финну-Линчу

Прямо в операционной Маккиарини ввел суспензию клеток в стенки подготовленной матрицы трахеи. Маккиарини пояснял позже, что высевались стволовые клетки из собственного костного мозга ребенка на донорскую трахеи вместе с факторами роста: «Мы принудили клетки дифференцироваться и превращаться, естественным путем, в клетки всех слоев, которые составляют дыхательные пути».  В этом заявлении много неточностей. Во-первых, пересаживали не стволовые клетки, а смесь разных клеток костного мозга, обычно о таких клетках говорят, как о мононуклеарных клетках костного мозга, среди которых были разные популяции стволовых клеток, но только в очень небольших количествах. Во-вторых, использовалось всего два фактора роста. Это гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (Granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) и эритропоэтин (EPO). Это разрешенные к клиническому применению препараты, влияющие на гемопоэз — стимулируют образование определенных клеток костного мозга и клеток крови. Наиболее часто применяются в онкологии. Но эти цитокины вообще не являются нужными дифференцирующими сигналами в случае с трахеей, то есть не обладают способностью дифференцировать клетки костного мозга в клетки тех дифферонов, из которых собственно и состоит трахея.  А также эти цитокины не могут напрямую поддерживать рост и дифференцировку нужных клеток в новой трахее.  Я думаю, что выбор этих фармакологических препаратов был обусловлен достаточно простыми, имитирующими наукообразность, соображениями: 1) доступности, 2) их  влияния на стволовые, правда гемопоэтические клетки (G-CSF  при введении вызывает мобилизацию стволовых клеток костного мозга), 3) имеющихся разрешений к клиническому использованию этих цитокинов, 4) попытке обосновать возможность превращения мононуклеарных клеток костного мозга, в те клетки, в которые 99,9% клеток костного мозга от введенного количества, превратиться никогда не смогут ни практически, ни теоретически. Как влияют G-CSF и EPO на репаративную регенерацию трахеи никогда не исследовалось. Собственно говоря, и сама репаративная регенерация трахеи на тканевом уровне морфологами серьезно не исследовалась.

Маккиарини утверждал: «В наших первых наблюдениях мы высевали эпителиальные клетки, полученные из выстилки полости носа на внутреннюю поверхность графта. Однако из экспериментов с животными стало ясно, что это выполнять не обязательно, костномозговые клетки, заселенные в стенку носителя, самостоятельно мигрируют и дифференцируются. Для получения эпителиальной выстилки тканеинженерной конструкции, достаточно засеять весь артифициальный матрикс костномозговыми клетками».  Это утверждение абсолютно ложное. Никем и никогда не было убедительно показано, и не было документально подтверждено ни на животных в эксперименте, ни на человеке в клинических исследованиях, что мононуклеары костного мозга могут самостоятельно сформировать слизистую оболочку заново на пустом месте, да еще и с мерцательным эпителием, подслизистым слоем, тем более это невозможно в трахее и при выполнении именно такой «технологии». Маккиарини постоянно утверждает о наличии в костном мозге эпителиальных клеток-предшественников. Это тоже очень спорное утверждение. Несмотря на ряд известных публикаций. Например, в 2006 году ученые из школы медицины Йельского университета (США) показали, что часть стволовых клеток костного мозга после трансплантации дифференцируется в функционирующие клетки кишечного эпителия. В других исследованиях к 2007 году сотрудники Университета Миннесоты (США) Джон Вагнер и Якуб Толар в сотрудничестве с коллегами из вузов других штатов, а также из Великобритании и Японии удалось найти в костном мозге редкую популяцию клеток, которые обладали способностью «ремонтировать» кожу (эпителий) в лабораторных моделях. Это позволило обосновать необходимость и осуществить пересадку донорского костного мозга детям с тяжелой наследственной патологией, известной, как рецессивный дистрофический буллёзный эпидермоз (recessive dystrophic epidermolysis bullosa, RDEB). Ученые смогли таким образом добиться значительного увеличения концентрации нормального коллагена-7 в коже и ЖКТ у больных, спасти жизнь таким детям и предотвратить разрушение их кожи и верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

Якуб Толар (Jakub Tolar), Джон Вагнер (John E. Wagner)
Якуб Толар (Jakub Tolar) профессор педиатрии в Университете Миннесоты в Отделе крови и трансплантации костного мозга, Джон Вагнер (John E. Wagner) Исполнительный медицинский директор BMT Программы, профессор-онколог кафедры педиатрии детской больницы Университета Миннесоты

Не все понятно, требуются дополнительные исследования. Но, даже допуская возможность существования такой популяции стволовых клеток в костном мозге, следует отметить, что их количество настолько мало, что не способно участвовать в формировании достаточного количества (биомассы) новых клеток эпителия внутренней стенки трахеи, как и любого другого органа.

Принципиальная схема подготовки бесклеточной донорской трахеи к вживлению и применения цитокинов
Принципиальная схема подготовки бесклеточной донорской трахеи к вживлению и применения цитокинов

Невозможно серьезно воспринимать утверждение, что это была «первая попытка вырастить стволовые клетки в естественных условиях — в теле ребенка», а не в лаборатории. Выращивать стволовые клетки в зоне воспаления и рядом с инфицированным вдыхаемым воздухом — это очень сомнительное и мало реальное занятие.  Так, по данным самих авторов, сильно выраженная нейтрофильная реакция продолжалась в пересаженных структурах не прекращалась 8 первых недель после операции. В таких условиях ни о каком выращивании стволовых клеток речи и быть не может.

Тем не менее, Киран Финн-Линч благополучно перенес операцию, может говорить, и даже был выписан из больницы, но находился и находиться под постоянным медицинским наблюдением. Мальчика вряд ли можно считать здоровым. Тем не менее, возможности у детского организма к адаптации достаточно большие, по прошествии 2 лет после операции мальчик продолжает самостоятельно дышать, вырос на 11 см и вернулся на учебу в школу. Но, как справедливо отметил, Мартин Эллиот многие, еще те проблемы, которые возникли в середине прошлого века, когда хирурги только начали задумываться о возможности замены трахеи, остаются по-прежнему не решенными. Косвенно Эллиот подчеркнул несовершенство медицинской технологии, примененной для лечения Кирана Финн-Линча.  При этом также известно, что у этого прооперированного мальчика новая трахея так и не достигла нормальной жесткости, достаточной для исключения возможности коллапса этой.  Группа ученых Гош надеется, что за счет естественных механизмов, восстановление нормальной структуры трахеи будет продолжаться с течением времени. Это пустые надежды. Если регенерат уже сформировался, и он атипичен, то никогда спонтанно он и не станет нормальным. Собственно говоря, у Кирана сформировалась трубчатая структура, способная проводить воздух при дыхании, но это не трахея вовсе.  Этот атипичный регенерат, сформированный на месте пересаженного скаффолда — донорской трахеи. Который не смог достичь строения и биомеханических свойств нормальной трахеи, так как не восстановились и не могли восстановиться даже теоретически при таком способе «выращивания органов» органотипические структуры: гиалиновые хрящи полуколец трахеи, мышца трахеи и т.д. Вероятно, что некоторая плотность этой новой трубчатой структуры обусловлена ее фиброзом, резвившимся вокруг стента, и спайками с окружающими органами. По данным самих авторов цитологических доказательств того, что восстановился дыхательный эпителия по крайней мере через 1 год после операции у них не было. Семья Кирана отказывается давать интервью о состоянии здоровья своего ребенка.

Мартин Эллиот (Martin Elliot)Мартин Эллиот (Martin Elliot) Professor of Cardiothoracic Surgery at UCL and Director of the Tracheal Service at GOSH, со своей командой

 

 

 



Участники операции
Участники операции слева направо профессор Мартин Берчелл, доктор Марк Лоуделл, профессор Паоло Маккиарини и профессор Мартин Эллиот около входа в Университет Лондона

В оригинальной подписи к этой фотографии было указано, что Маккиарини из госпиталя Карреджи Университета Флоренции, однако позднее после ареста Паоло и его обвинении в вымогательстве денег с пациентов за операцию, оплачиваемую из средств гранта, Маккиарини спешно покинул Италию и прекратил сотрудничество с Университетом Флоренции.

В апреле 2013 года 14-летний Финн-Линч был удостоен премии за личное мужество, во время проведения Второй Международной конференции, посвященной взрослым стволовым клеткам в Ватикане.


Киран Финн-Линч получил «Премию героя Римского папы» (Pontifical Hero Award) за мужество. Для этого он приехал в Ватикан из Северной Ирландии вместе со своими родителями

Надо отметить, что в этой же клинике по той же методике Маккиарини с соавторами был прооперирован еще один ребенок.  Хотя подготовка трансплантата трахеи и операция прошли успешно, ребенок, к сожалению, позднее скончался. Поэтому трансплантацию подобных «биоискусственных» трахей в госпитале на Грэйт-Ормонд-стрит приостановили.

ФИНАНСИРОВАНИЕ операции Финн-Линчу осуществлял ряд фондов: Great Ormond Street больницы NHS Trust, Королевский свободный Хампстед NHS Trust, Университет колледж больницы NHS Фонд доверия региона Тоскана.

Вместо трахеи можно поставить кишку, аорту, кость и т.д., и с этим, если повезет, можно жить, но даже относительно нормальная воздухоподводящая функция не может быть доказательством восстановления полноценной трахеи.

Так, известный микрохирург и трансплантолог Педро Кавадас из Испании еще в 1998 году разработал в эксперименте на козах технологию замены трахеи участком кишки.

Педро Кавадас  (Pedro Cavadas)Педро Кавадас  (Pedro Cavadas), известный испанский хирург

При удалении значительной части трахеи на ее место пересаживался участок тонкой кишки на сосудистой ножке, армированный полосками, вырезанными из реберных хрящей (до 10–12 см). В данном исследовании было показано, что кишка, армированная полосками из хряща, не спадается при дыхании и способна успешно обеспечивать прохождение через себя воздуха.  Такая одномоментная операция не была проведена на людях, ввиду ее большой травматичности, так как осуществляется хирургический доступ одновременно к брюшной полости, шее и средостению, и еще дополнительно иссекается реберный хрящ для забора хрящевой ткани с надкостницей. Кроме этого кишечный трансплантат очень чувствителен к ишемии, после извлечения участка тонкого кишечника восстановить в нем кровообращение необходимо в течении 60 минут, что создают серьезные риски в хирургической практике.

Теперь надо рассмотреть примеры создания «биоискусственных» трахей в России

В 2010 году профессор Владимир Паршин осуществил успешную пересадку донорской трахеи «с применением клеточных и регенеративных технологий» по Маккиарини. До этого Паршин и другие хирурги «Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского» стажировались в Клинике Карреджи Университета Флоренции у Паоло Маккиарини, смотрели прооперированных пациентов и наблюдали за ходом операций. По возвращению в Россию пациентке Жадыре Игликовой 25-ти летней девушке из Казахстана в РНЦХ (Москва) была выполнена трансплантация трупной обесклеточенной трахеи. Трахею для пересадки привез Маккиарини из Италии. Операция продолжалась около 9 часов.

Профессора Владимир Паршин (слава) и Паоло Маккиарини (справа)Профессора Владимир Паршин (слава) и Паоло Маккиарини (справа), пациентка Жадыра Игликова (в центре)

История пациентки из Казахстана следующая: в 2006 году Жадыра попала в аварию, после чего в течение девяти месяцев находилась в коме и ей проводилась искусственная вентиляция легких. За 9 месяцев трехостомическая трубка, по которой подавался воздух для дыхания от аппарата разрушила стенки трахеи девушки. Это произошло из-за длительного давления трубки на стенки трахеи и длительной макротравматизации, начался патологический процесс с развитием избыточного количества молодой соединительной ткани, ее последующей контракции и рубцевания, что сузило просвет трахеи.  Врачи в Казахстане несколько раз эндоскопическими методами расширяли трахею, но потом и это перестало помогать.  В операции по замене трахеи были сконцентрированы все современные знания о реконструктивно-восстановительных операциях на трахее, а также наработки отечественных хирургов, что отличало   эту операцию от операций Маккиарини.  Операция началась с удаления всей пораженной фиброзом (разрастание соединительной ткани, вызывающее выраженное сужение и деформацию органа) трахеи от нижнего края перстневидного хряща до бифуркации трахеи. На матрицу донорской трахеи были нанесены собственные клетки костного мозга пациентки и факторы роста, фрагменты собственной слизистой трахеи перенесены в просвет матрицы. Для сохранения каркаса трахеи из брюшной полости была перемещена часть большого сальника, которым была полностью укрыта донорская трахея с анастомозами. Сразу в ходе операции произвели эндопротезирование «неотрахеи» сетчатым рассасывающимся стентом для сохранения достаточного дыхательного просвета. Послеоперационный период протекал не очень просто, сопровождался умеренной дыхательной недостаточностью, усиленным сердцебиением, кровохарканьем, сильным кашлем с обильным выделением слизистой мокроты. Тем не менее постепенно состояние пациентки улучшалось, однако ей приходится постоянно находится на специальной лекарственной поддержке. Воздухопроводящая функция трахеи была полностью восстановлена, что улучшило качество ее жизни, как в ранние, так в относительно отдаленные сроки.  Уже спустя 16 суток после операции Жадыра шепотом смогла дать короткое интервью журналистам. И еще через несколько дней девушка была выписана из больницы под амбулаторное наблюдение.

Второй случай трансплантации донорского каркаса трахеи, заселенного клетками реципиента, был осуществлен учеными Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина РАМН весной 2011 года по собственной технологии.

На схеме показан объем замещения дыхательных путей при операции

Это была весьма технически сложная операция, к которой авторы готовились около 10 лет. Впервые в мире удалась пересадка не изолированного главного бронха или фрагмента трахеи, а всей нижней части трахеи с ее бифуркацией и двумя главными бронхами. В состав операционной бригады вошли 2 профессора и один академик, сама операция продолжалась всего около 3-х часов, что говорит о высочайшем уровне мастерства оперирующих хирургов.
 

Михаил Иванович ДавыдовМихаил Иванович Давыдов, хирург-онколог, профессор, директор Российского онкологического научного центра им. Н. Н. Блохина, академик РАН с прооперированной Татьяной Вохмяниной

 

 

 

 


Биоимплант трахеи был создан в самом Онкоцентре под руководством профессора Киселевского М.В. на основе волоконного соединительнотканного остова (матрицы) донорского органа и собственных стромальных клеток костного мозга пациентки, предварительно размноженных путем культивирования. Время подготовки трансплантата составило около трех недель. По мнению авторов, заселение каркаса клетками пациента должно было снижать образование рубцовой ткани и способствовало быстрой эпителизации и восстановлению сосудов.

Киселевский Михаил ВалентиновичКиселевский Михаил Валентинович, руководитель Лаборатории клеточного иммунитета РОНЦ, академик РАМТА, лауреат премии Правительства РФ, доктор медицинских наук, профессор

Собственно говоря, эти эффекты местного действия стромальных клеток костного мозга на регенерацию были описаны мной еще в 2006–2008 годах при создании другого биоискусственного органа — кожи, однако, специалисты Онкоцентра не учли важную особенность, описанную в исследованиях нашей лаборатории, а именно: необходимость постоянного протективного воздействия на такую заготовку биоискусственного органа. Мы использовали специальную жидкую среду до завершения регенерации, важны определенные цитокины, иначе расплавление матрицы органа неминуемо, а восстановление органотипичных структур и формы органа будет невозможно в принципе.

При подготовке к установке биоискусственной трахеи специалисты Российского онкологического научного центра им. Блохина озвучили, что они нашли оригинальные технические решения, как преодолеть необходимость раздельной вентиляции левого и правого легкого разными потоками воздуха во время самой операции, и как избежать послеоперационных осложнений, связанных с перенесенной пациенткой лучевой терапией. Необычной отличительной особенностью операции явилось то, что ни внутри, ни вокруг пересаженной трахеи не устанавливался стент, который должен был бы обеспечивать просвет нового воздухопроводящего пути, достаточный для нормального дыхания и обеспечивал бы определенную защиту тканей от высыхания при дыхании и постоянном прохождении воздуха.

Трансплантация биоискусственной трахеи с главными бронхами позволила пациентке начать нормально дышать почти сразу после операции. Хирурги даже посчитали, что дренажная функция дыхательных путей после операции смогла восстановиться уже через неделю. Не было необходимости проводить очищение дыхательных путей с помощью бронхоскопий, что, конечно, не понятно и удивительно. Однако через 2 месяца трансплантат частично рассосался (подвергся лизису) и пациентка умерла.

Надо отметить, что такая категория онкобольных раньше была обречена на мучительную смерть. Они вынуждены были дышать через трубки до конца своих дней.  Облучение или химиотерапия, только в лучшем случае, приносили бы временное облегчение. Опухоль у таких пациентов была расположена там, где ее оперировать и удалить было невозможно — на трахее и бронхах. Сейчас сделаны только первые шаги к спасению этой категории пациентов. Важным моментом этой и подобных, пока еще совсем не совершенных технологий, является отсутствие необходимости подавлять иммунитет у больных со злокачественными опухолями при такой замене органа.

Русский Маккиарини.  9-ти часовая операция по аутотрансплантации необычной трахеи состоялась 27 мая 2015 года в ФГБУ НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова Минздрава РФ в Санкт-Петербурге. Пациентка — женщина, у которой в 2003 году был обнаружен аденокистозный рак трахеи. Она пролечилась, но за год до этой операции опухоль возобновила свой рост и сильно сузила просвет дыхательного горла. Женщина начала задыхаться. Химиотерапия, лучевая терапия и другие нехирургические методы воздействия на опухоль были у этой больной уже неэффективны. Однако, технически удалить опухоль можно было только вместе с трахеей. Обычно чужие донорские органы пациентам со злокачественными опухолями не пересаживают.  Организм онкологического больного также, как и здорового человека пытается отторгнуть чужеродный орган, поэтому требуется постоянный прием препаратов, подавляющих иммунитет. Но при онкологических заболеваниях подавление иммунитета провоцирует более быстрый рост, распространение опухоли и ускоряет гибель пациента.

Левченко Евгений Владимирович
Левченко Евгений Владимирович, заведующий хирургическим торакальным отделением НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова, хирург-онколог, торакальный хирург, профессор, д.м.н.

Пересаженный питерскими хирургами трансплантат для замещения дефекта трахеи был «выращен» из собственной надкостницы пациентки. Надо отметить, что вообще идея использовать деминерализованную кость и даже живую надкостницу для замещения трахеи принципиально не нова. Так, надкостницу для восстановления трахеи еще в середине прошлого века предложил применять узбекский хирург Ф. Ф. Амиров. А вот подготовка трансплантата, конечно, оказалась необычной, более современной. Выращивался трансплантат внутри тела самой больной. Использование тела больного в качестве «биореактора» для выращивания органа — дань достаточно популярной сейчас теме. Этот прием позволяет экономить дорогостоящие питательные среды, отказаться от специального оборудования, и, прямо скажем, технически многое, что упрощает. Необычной была продолжительность процесса предварительного «выращивания» «неотрахеи». Особенностью технологии стало и то, что надкостница на временном полимерном каркасе вшивалась в ткани грудной стенки больной. Происходило формирование живой трубчатой структуры, в которую врастали собственные питающие сосуды, а в просвет этой «трубки» потом вносились клетки дыхательного эпителия вместе с клетками костного мозга, выращенные каким-то необычным и не раскрываемым авторами способом в ЦКП «Клеточные технологии» этого же института.

58-летняя Нина Анатольевна Ф. из Сыктывкара с пересаженной необычной трахеей

Так или иначе, удалось удалить опухоль, и на место трахеи была установлена живая трубчатая структура, практически полностью состоящая из клеток и тканей прооперированной пациентки. Эта «сделанная» воздухопроводящая живая трубка оказалась способна достаточно успешно пропускать воздух при дыхании, не требует подавления иммунитета лекарственными средствами, и главное, что такая необычная медицинская технология позволила, как минимум продлить жизнь пациентке, и существенно облегчила состояние Нины Анатольевны.

Амиров Фазыл ФайзрахмановичАмиров Фазыл Файзрахманович (1914–1979) ученый-топографанатом, доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки УзССР, лауреат Государственной премии СССР (1974). Автор монографий по аллопластике трахеи и бронхов

 

 



Балдуева Ирина АлександровнаБалдуева Ирина Александровна, д.м.н., руководитель ЦКП «Центр клеточных технологий» ФГБУ «НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России, где были выращены клеточные культуры для биоинженерного протеза трахеи

 

 

 

 

Можно сказать, следующее. Наш отечественный, относительно молодой, талантливый и дерзкий хирург Левченко, как и Маккиарини, без предварительных серьезных исследований, заранее, и не зная точно, какую структуру удастся получить вместо удаленной трахеи в живом человеке, и как она себя поведет потом, на свой страх и риск осуществил на мой взгляд все же более уникальную и успешную, чем Маккиарини операцию по восстановлению этой части дыхательных путей.

Однако, кость в трахее — это не всегда хорошо. Существует, к счастью, малораспространенная и пока еще малоизученная патология дыхательных путей — остеохондропластическая трахеобронхопатия, при которой постепенно из соединительной ткани дыхательных путей происходит патологический рост костной ткани. Более того, в трахее и бронхах внутри этих новообразованных костей даже образуются костномозговые полости с элементами костного мозга. Заболевание протекает доброкачественно в течение многих лет, вызывает стенозы, но такие стенозы редко становятся критическими для дыхания. Однако, уменьшение просвета воздухопроводящих путей и атрофия дыхательного мерцательного эпителия вызывает нарушение отхождения мокроты, что способствует развитию инфекционно-воспалительных процессов в лёгких. При длительном течении этих патологических процессов допускается вероятность возникновения рака лёгкого.

Трансплантации трахей в Международном научно-исследовательском клиникообразовательном центре регенеративной медицины, Кубанского государственного медицинского университета мы по этическим соображениям рассматривать не будем.

Протез трахеи из «нанокомпозита «конструкции Маккиарини-Сейфальяна»

Проблеме изготовления имплантируемых протезов полых органов не менее ста лет. Еще в 1911–1912 годах прошлого столетия француз Алексис Каррель заменил в ходе экспериментальной операции на собаке часть ее артерии на каучуковую трубку. Операция сшивания концов артерий с концами этой трубки заняла у Карреля почти четыре часа. Ему удалось обеспечить ток артериальной крови по трубке. Рана была ушита, и собака стала жить дальше с трубкой — протезом кровеносного сосуда. Протез полноценно замещал участок артерии. Через 3 месяца решили проверить состояние протеза, и при повторной операции у этой собаки было обнаружено, что внутри и снаружи каучуковой трубки образовались живые новые ткани.  Был сделан не совсем верный вывод о том, что ткани на внешней поверхности трубки соответствуют нормальным структурам адвентиции сосудов, а на внутренней поверхности — эндотелиальным клеткам, расположенным на нормальном соединительном слое. А. Каррель предположил, что подобная операция протезирования сосудов может быть полезна и в медицине.  Чуть позже этот, обнаруженный Каррелем вариант регенерации был назван регенерацией по трубке, иногда для такого варианта своеобразного восстановления полых органов применяли, менее верное определение — регенерация по каркасу или протезу.

Алексис Каррель (Alexis Carrel)
Алексис Каррель (Alexis Carrel) (1873–1944) — французский хирург, биолог, патофизиолог и евгенист, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1912 году. Основоположник современной трансплантологии и реплантаций конечностей

Сегодня изобретено и производится большое количество разных вариантов сосудистых протезов, которые успешно применяются в клинике и сохраняют здоровье миллионам людей. Протезы могут быть изготовлены из современных синтетических материалов, например, из пористого политетрафторэтилена (Протезы кровеносных сосудов «ЭКОФЛОН», российского производства), либо биопротезы, например, из частей внутренней грудной артерии крупного рогатого скота, обработанные эпоксисоединением,  обеспечивающим лучшую структурную стабильность биоткани и приданием протезам устойчивости к кальцификации и тромбообразованию (сосудистый биопротез «КемАнгиопротез», российского производства).     Я специально указал российских производителей, чтобы отметить, что и в нашей стране пока есть высокотехнологичные производства имплантируемых протезов, в этих примерах — сосудов.

Наиболее распространенной современной точкой зрения на регенерацию по сосудистому протезу является представление, что внутри протеза образуется неоинтима (псевдоинтима) — фиброзная оболочка, которая существенно структурно отличается от интактного или нормального эндотелия с базальной мембраной и подлежащими тканями.

Покровский Анатолий Владимирович
Покровский Анатолий Владимирович, Президент Российского Общества ангиологов и сосудистых хирургов, академик РАН, профессор, доктор медицинских наук

Ведущий российский ангиохирург — академик Покровский считает, что распространенное мнение о том, что для полноценного функционирования сосудистого протеза нужна эндотелиальная выстилка — ошибочно, хотя в научной литературе такое представление присутствует до сих пор. На практике хирурги видят, что протез, полноценно замещающий сосуд, справляется со своими функциями, оставаясь внутри «голым» — без эндотелия. В лучшем случае длительно функционирующий протез выстилается слоем фибрина. Анатолий Владимирович уточняет, что возможно такое наблюдение связано с тем, что обычно подобные операции проводят пожилым людям, когда потенции к регенерации уже снижены. При этом пациенты с таким состоянием протезов живут с ними без осложнений многие годы, иногда несколько десятилетий.

Но даже у пожилых, на внутренних участках протезов, граничащих с линией анастомоза, возможна частичная регенерация эндотелия.  Надо подчеркнуть очевидное, что трахея и крупный сосуд — это совершенно разные органы, которые находятся мягко говоря в совершенно разных условиях. Свойства перемещаемых по этим органам сред, и даже их агрегатные состояния разные. Кровь условно стерильная жидкость-суспензия клеток, а воздух — газовая смесь, инфицирован, несет мелкие инородные частицы и т.д.

Вообще для имплантатов разных органов характерны давно известные специалистам общие недостатки. Во-первых, по выполняемым функциям. Никогда в ближайшей перспективе имплантатом в полном объеме функции живого органа не могут быть восстановлены. Во-вторых, сроки функционирования протезов в организме или, как иногда говорят, «выживаемость протезов», обычно уступают их живым регенерирующим прототипам. Протезы-импланты не способны к росту, самовосстановлению или адаптации. Всегда присутствует биомеханическая проблема напряжения стыка между протезом и живой тканью пациента. В той или иной степени, выраженности развивается межповерхностная реакция между живой плотью и искусственным материалом.

Протезирование трахеи сопряжено со специфическими для этого органа и давно установленными сложностями. Многочисленные и жизненно важные функции трахеи не удавалась воспроизвести с помощью многочисленных конструкций протезов трахеи. За 60-ти летнюю историю попыток придумать и изготовить приемлемое устройство-протез, для замены трахеи, пока никому не удалось. Не удалось по двум главным известным причинам. Известно, что трахея, несмотря на относительно жесткий каркас, весьма подвижный орган, который может удлиняться при движении гортани вверх и укорачивается при ее опускании. Трахея движется при дыхании, кашле, поворотах и наклонах головы, активные движения вверх и вниз при разговоре, пении, глотании и т.д. Поэтому часто развивается несостоятельность и разрушение контакта протеза с оставшимися частями живых воздухопроводящих путей. В некоторых случаях описано развитие патологического образования в месте контакта с протезом, это так называемая активная локальная обструктивная пролиферация по типу «навеса», что требовало обязательного проведения дополнительной хирургической операции — эндоскопического удаления этой помехи для дыхания. 

Вторая важная причина заключается в необходимости предотвращения инфекционных осложнений и воспалительных процессов в легких, связанных в том числе, с нарушением эвакуации бронхиального секрета через протез и потерей нескольких уровней защиты от инфекционных агентов. Развивается грозное осложнение — необратимое ограничение воздушного потока, которое, как правило, имеет неуклонно прогрессирующий характер и спровоцировано аномальной воспалительной реакцией ткани лёгких на раздражение начинающими проникать в легкие различными патогенными частицами и не кондиционированным вдыхаемым воздухом. Следует подчеркнуть, что сегодня арсенал лекарственных средств для борьбы с такими осложнениями значительно более мощный, чем 50–60 лет назад. То есть, больше возможностей продлить жизнь пациенту при том же техническом результате операции.

Итак, в Стокгольм, для выращивания новой трахеи к Маккиарини был направлен исландский студент, 36-летний мужчина из Эритреи Андемариам Бейне. У наблюдавшего Бейне известного исландского хирурга профессора-онколога Томаса Годбъянссона из госпиталя Ландспитали Университета Исландии уже не было вариантов для спасения этого пациента. У Бейне была обнаружена обширная опухоль, прорастающая стенки трахеи, которая распространилась к месту соединения бронхов. При таком расположении хирургическое удаление опухоли было невозможно, поскольку надо удалять трахею с частью бронхов, после чего невозможно обеспечить и сохранить дыхание.  Другие виды противоопухолевого лечения (химиотерапия и лучевая терапия) уже не могли остановить рост опухоли. Когда опухоль выросла до размера мяча для гольфа, то начала ограничивать дыхание, это стало угрожать жизни Бейне, пациент мог в ближайшее время умереть от удушья.

Маккиарини решил пересадить Бейне новую конструкцию трахеи, о чем он впоследствии сказал следующее: «Главной отличительной чертой нового метода является создание клеточной структуры или клеточных лесов, на которые осаждаются стволовые клетки, создающие точную копию первоначального органа. При пересадках такого типа не возникает реакции иммунного отторжения чужеродной ткани, так как по сути пересаженный орган состоит из тканей самого пациента. Отпадает необходимость приема опасных препаратов, подавляющих отторжение донорских органов».

Можно конечно сослаться на какие-то неточности перевода или упрощенное — популярное изложение, но все же это полная бессмыслица. Как может быть точная копия органа, если строение этого имплантата или протеза совершенно иное, чем у живой трахеи? Форма протеза идентичная трахее? Это тоже весьма сомнительное утверждение. Пересаженный орган не из каких тканей не состоит, так как на синтетический каркас попробовали посадить только клетки, причем малодифференцированные, да еще и преимущественно из кроветворного дифферона, который не является основным среди клеточных популяций трахеи. За 2 суток даже из нужных клеток первичной культуры никакие новые ткани при культивировании не успеют образоваться. Поскольку это протез из биоинертных материалов, и даже если допустить, что он несет какое-то количество живых клеток самого пациента, то вообще при чем здесь иммунные реакции отторжения, и тем более к чему упоминать иммунодепрессанты?

Профессор Томас Годбъянссон (Tomas Gudbjartsson)
Профессор Томас Годбъянссон (Tomas Gudbjartsson) из госпиталя Ландспитали Университета Исландии и Андемариам Тэклзенбет Бейне (Andemariam Teklesenbet Beyene), пациент из Эритреи

Итак, 8 июля 2011 г. Русская служба BBC выпустила новость: «Проведена первая в мире пересадка искусственного органа». Само название этой новости — ложь. Искусственные органы уже несколько десятилетий пересаживают, и это уже давно ставшие очень распространенными медицинские процедуры (имплантаты зубов, искусственные суставы, сосуды, клапаны сердца и т.д.). И даже более сложные по строению живые биоискусственные органы тоже пересаживались человеку до этой операции Маккиарини.  Причем трансплантации осуществлялись существенно раньше, а уже к 1999 году были получены убедительные данные об их успешности и эффективности, причем биоискусственные части органов пересаживали неоднократно и пациентам с разной патологией.

Что же было на самом деле было сделано для спасения Бейене? Использовали 3D-имеджинг при работе с данными медицинской визуализации шеи и органов грудной клетки этого пациента, переданными в Англию из Исландии. То есть, использовались цифровые технологии формирования и обработки объемного изображения.  3D — это англицизм, обозначающий три измерения. С помощью быстрого прототипирования создали стеклянную модель — имитирующую слепок просвета трахеи Бейене (хотя и не было объяснено, как воспроизводили здоровую форму, учитывая разрушение и деформацию трахеи опухолью у пациента), на которую был нанесен особый «нанокомпозитный полимер», придуманный в лаборатории профессора Александра Сейфальяна. Технология производства полимера и способ построения протеза трахеи — интеллектуальная собственность Сейфальяна. То есть, протез сформировали в лабораторных условиях с учетом всех индивидуальных анатомических размеров трахеи, нужной Бейене.

Александр Сейфальян (Alexander Seifalian)
Александр Сейфальян (Alexander Seifalian) профессор нанотехнологий и регенеративной медицины, член UCLB (Великобритания)

Для протеза трахеи очень важны «правильные» свойства материала, возможно, что сам «наноматериал» удачно подобран для протезирования дыхательного горла, стенки протеза из него получились эластичными с губчатой структурой. Но такой протез не может быть полноценной частью биоискусственного органа по известным причинам. Не использован популярный сегодня принцип применения рассасывающихся скаффолдов.

Далее этот имплантат был отправлена самолетом в Швецию, где Маккиарини погрузил его в биореактор, предварительно нанеся на изделие клетки костного мозга самого пациента.  Внутри биореактора протез находился около 2 суток, что совершенно недостаточно, чтобы фактически первичная культура клеток костного мозга что-то успела сформировать. Совершенно не ясно, как взаимодействовали клетки с новым материалом. Грамотного морфологического исследования структурной динамики клеток на протезе трахеи не было выполнено, и не было представлено достаточных доказательств присутствия живых клеток на этом протезе научной общественности. Часто это «изделие» называют «первой синтетической трахеей». Это неправда или грубая неточность.

Так, например, давно, еще в 1957–58 году, то есть уже в прошлом веке, по иронии судьбы, в Каролинском госпитале Стокгольма С. Екестром (Ekestrom S.) и Карленс Е. (Carlens E.) использовали тефлоновый протез-трубку для замещения дефекта трахеи у человека (Teflon prosthesis in tracheal defects in man. Acta Chir Scand Suppl. 1959; Suppl 245:71-5), причем после протезирования пациент прожил с такой синтетической трахеей не менее 1,5 лет. Протез из тефлоновой сетки так же нес на себе и собственные клетки пациента. Тефлоновая сетка на несколько недель предварительно подсаживалась к переднему листку влагалища прямой мышцы живота пациента, и за это время в нее врастала молодая соединительная ткань с сосудами. Тефлон — полимер тетрафторэтилена. Это коммерческий продукт, получаемый методом химического синтеза, или, как принято говорить, синтетический материал, примененный впервые почти 50 лет назад для протезирования трахеи.

«Благодаря нанотехнологиям, используя стволовые клетки, мы можем «вырастить» искусственную трахею или другие органы за два дня или максимум неделю, нам больше не нужно дожидаться донора», — вещал Паоло Маккиарини. «И дальше, что всего через два дня миллионы пор в искусственной трахее оказались заполнены этими клетками, которые быстро росли и образовали ткань, генетически ничем не отличающуюся от природной ткани пациента». Это абсолютно популистское и лживое заявление. Необходимо пояснить почему. Клетки растут, передвигаются и дифференцируются в тес¬ном контакте с внеклеточным матриксом. Известно, что на специализацию клеток, их деление, поддержание специализированной структуры, перемещения и т.д. матрикс оказывает решающее влияние. Это точно установленный и общепринятый научным сообществом факт. Не менее важны для правильной регенерации и поддержания органотипичной структуры также и ростовые факторы (цитокины), на синтез которых клетками тоже важнейшее влияние оказывает межклеточное окружение.

Разрушение архитектуры любого органа, в том числе и для получения первичных культур клеток, сопровождается нарушением межклеточных взаимодействий и взаимодействия клеток с матриксом, и самое главное, вызывает массированные изменения в транскрипционной программе клеток, которая в норме обеспечивает поддержание специфических или органных особенностей структуры и функций клеток. Изменение свойств внеклеточного матрикса изменяет поведение клеток и даже экспрессию их генов, в том числе связанных с секрецией необходимых уровней, правильных для конкретной части тела ростовых факторов. Не все тонкие механизмы поддержания нормального строения органов и тканей еще понятны, но совершенно очевидно, что на или внутри трубки из неестественного и не рассасывающегося «наноматериала» внутри живого организма нельзя вырастить нормальные ткани трахеи. Это исключено, как теоретически, так и практически.

Следует отметить, что адекватные 3D технологии уже нашли успешное применение в грудной хирургии, благодаря ряду изобретений американских ученых. Главное отличие их технологий состояло в том, что для восстановления воздухопроводящей функции дыхательных путей (бронхов) была изобретена «шина» — специальное устройство, вшиваемое вокруг, снаружи дефектного бронха для расправления его стенок, предотвращения их спадания и сохранения просвета бронха при дыхании, выполняет роль некоего «экзоскелета». Важные особенности такой шины — это способность к медленному растворению в организме детей, а также способность расширяться и увеличиваться в длину вместе с растущим бронхом ребенка, за счет особых разреза вдоль длины и формы стенок.

Гленн Грин (Glenn Green) и Скотт Холлистер (Scott Hollister)
Гленн Грин (Glenn Green), профессор детской отоларингологии Университета Мичигана и Скотт Холлистер (Scott Hollister) профессор биомедицинской инженерии и механики, доцент хирургии U-M, авторы имплантатов для поддержания просвета бронхов и трахеи при врожденных диффузных или очаговых размягчениях гиалиновых хрящей трахеи и бронхов

Шины были созданы на основе цифровой обработки изображений трахеи и бронхов, полученных при компьютерной томографии органов грудной клетки детей.   Применялась компьютерная графика, позволяющая создать пространственные трёхмерные изображения дыхательных путей, вокруг которых велось конструирование шин, которые далее изготавливались с помощью лазерной 3D печати. То есть, 3D шины-имплантаты создавались индивидуально для каждого больного ребенка и идеально соответствовали по размерам. Надо подчеркнуть, что для деток с врожденной бронхомаляцией ранее не существовало никакого адекватного лечения, дающего перспективы на продолжительную жизнь.

9 февраля 2012 года впервые в мире в Детской больнице C.S. Mott Университета Мичигана (США) была проведена операция по   имплантации 3D шины бронха мальчику — Кайбе Джионфриддо.  Заболевание у ребенка проявилось неожиданно в ресторане, где обедала его семья, когда ему было всего шесть недель, он внезапно посинел. Прежде чем шина была установлена на его дыхательные пути, ребенок все время находился в реанимации, на искусственной вентиляции легких.  Без современного лечения у таких пациентов развиваются осложнения, связанные с длительным нахождением в трахее трахеостомической трубки, а также сердечная и дыхательная недостаточность, иммунодефицит, нарушения питания, обусловленными недостаточностью всасывания питательных веществ в тонкой кишке, дискомфортом, требующим назначения ребенку на постоянной основе миорелаксантов, наркотиков и седативных средств.

первый ребенок с имплантированной шиной бронха
Кайба Джионфриддо (Kaiba Gionfriddo) первый ребенок с имплантированной шиной бронха при трахеобронхомаляции

Рисунки устройств, которые были имплантированы детям с врожденной патологией воздухопроводящих путей — с тяжелой или терминальной формой трахеобронхомаляции 3-месячному Кайбе, 5-месячному Яну, и 16-месячному Гарретту, которым восстановили самостоятельное дыхание, а шины не вызвали каких-либо осложнений за весь период наблюдения за мальчиками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид 3D шины бронха. Биодеградация ее основного ингредиента — биополимера (поликапролактона) в теле человека происходит медленно, около 3 лет, продукты его деградации: капроновая кислота, которая входит, например, в состав кокосового, коровьего, пальмового и других масел, а также вода и углекислый газ.

 

 

Сегодня первый пациент с шиной бронха Кайба Джионфриддо активный и достаточно здоровый ребенок, и, как надеется Грин с коллегами, с блестящим будущим.

Чтобы иметь представление о том, какие условия нужно соблюсти, чтобы размножать стволовые клетки человека, приведем известный пример. В 1998 году Джеймс Томсон выделил 5 бессмертных стабильных линий плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) из эмбриобласта бластоцисты (раннего зародыша) человека. Учитывая важность и значение этого достижения, в 1999 году один из самых авторитетных в мире научных журналов — Science (в пер. с англ. — «Наука») — объявил первое в истории медицины успешное выделение стволовых клеток из человеческого эмбриона (бластоцисты) «Прорывом года» и назвал третьим по важности событием в биологии ХХ века после открытия двойной спирали ДНК и расшифровки генома человека. Почему выбран пример именно с эмбриональными стволовыми клетками? Ответ простой. Подавляющее большинство известных популяций стволовых клеток взрослого организма мы еще не научились эффективно выращивать в лабораторных условиях.

Джеймс Томсон (James Alexander Thomson)
Джеймс Томсон (James Alexander Thomson), профессор, американский специалист в области биологии развития, известный выделением первой клеточной линии эмбриональных стволовых клеток человека в 1998 году и получением индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (IPS) в 2007 году

Так вот, чтобы только поддержать рост эмбриональных стволовых клеток в культуре, и сохранить их в плюрипотентном состоянии необходимо выполнить ряд обязательных условий. Во-первых, помимо соблюдения общих принципов культивирования, выращивают такие стволовые клетки в культуральных флаконах на слое фидерных клеток (feeder, feeder cells), по-русски эти клетки называют питающими. Они предотвращают контакт эмбриональных клеток с подложкой и обеспечивают подходящее для стволовых клеток микроокружение (!). Слой фидерных клеток должен равномерно покрывать дно культурального сосуда, образуя на нем, так называемый, конфлюэнтный монослой. Причем эти питающие клетки готовят к применению специальным образом, чтобы они не могли делиться, но в тоже время продуцировали в культуральную среду необходимый набор метаболитов и цитокинов.  Питательная среда в которой могут расти именно такие стволовые клетки должна обязательно дополнительно содержать три цитокина: LIF (фактор, ингибирующий лейкозные клетки), SCF (фактор роста стволовых клеток), IL-6 (медиатор воспаления интерлейкин-6), в определенных концентрациях. Акцентируя внимание, скажем, что ни эритропоэтин, ни гранулоцитарный фактор роста не смогли бы поддержать рост этих стволовых клеток. Более того, если в условиях культуры клеток поддерживать концентрации необходимых цитокинов возможно, то в живом организме это очень сложная задача. Далее, размножают эти клетки только кусочками колоний, причем колония состоит из клеток разной потентности, то есть колонии не однородны.

Даже поверхностное перечисление необходимых условий выращивания стволовых клеток дает представление, что это непростое занятие, требующее специальных знаний и возможностей длительного поддержания в искусственных условиях необходимого микроокружения. Необходимо большое количество нужных ингредиентов для питательной среды, расходных материалов и специального оборудования, что ведет к большим финансовым затратам.

Надо подчеркнуть, что культивировать гемопоэтические стволовые клетки — основную популяцию стволовых клеток костного мозга в достаточных количествах пока никто в мире не научился. Более того, много неясного, митозы этих стволовых клеток в живом организме возможны, но в определенных органах, например, в губчатой кости, костном мозге и селезенке. Ожидать, что из гемопоэтических клеток, а равно, как и из других популяций стволовых клеток костного мозга взрослого человека в зоне воспаления, а именно в такой зоне оказывается протез трахеи у Маккиарини после пересадки, вырастит спонтанно на протезе что-либо, наивно и крайне непрофессионально.

9 июня 2011 года в ходе 12 часовой операции профессору Маккиарини и его коллегам удалось заменить пораженный участок трахеи искусственной трахеей, изготовленной специально для этого пациента в лаборатории профессора Сейфальяна на базе Royal Free Hospital.

«Y-образный» каркас трахеи с живыми клетками, имплантированный Андемариаму Тэклзенбету Бейне

 

 

 

 


После операции Бейне после имплантации протеза трахеи месяц провел в клинике и еще месяц в реабилитационном центре в Исландии. Уже в реабилитационном центре, он смог приступить к работе над своей диссертацией по геофизике, научным проектом, которым занимался на протяжении последних лет. По данным профессора Годбъянссона дыхательные тесты демонстрировали значительное улучшение функции лёгких относительно дооперационных показателей, что и не удивительно, так как сами легкие не были повреждены.

Бейне периодически госпитализировался с целью исследования состояния биосинтетической трахеи и наблюдения за пациентом.

По публикациям в прессе, известно, что профессор Маккиарини заявил, что в трансплантологии произошла революция. Создание синтетической структуры для трахеи в данном случае заняло от 10 до 12 дней, по сравнению с многомесячным ожиданием донорского органа, сказал Маккиарини. При оперативном вмешательстве были имплантированы также клетки костного мозга и эпителий, забранный из носа пациента, которые, по мнению Маккиарини с соавторами, позволили превратить инертный трансплантат в полноценный здоровый орган. Никакой полноценной трахеи из этой трубки с клетками, конечно, получено не было. Но можно согласиться, что подобным образом могут быть созданы индивидуальные протезы трахеи для людей любого роста, с любым телосложением, включая детей. Отметим, что как известно, передненижняя часть слизистой оболочки носа выстлана однослойным многорядным мерцательным эпителием с бокаловидными клетками. Поэтому выбор этого источника клеток в целом оправдан. Выбор же мононуклеаров костного мозга для подобного «восстановления» трахеи не имеет разумного обоснования.

Бейне удалось завершить свой курс изучения геологии в Исландии, но через два и с половиной года после операции, в январе 2014 он скончался. О причинах смерти особо не сообщалось, но Маккиарини отметил, что протез трахеи функционировал нормально. Подчеркнем, что такая трубка выполняла только одну из многих жизненно важных функций трахеи — воздухопроводящую.

Пол Гебауер (Paul W. Gebauer)
Пол Гебауер (Paul W. Gebauer), торакальный хирург-фтизиатр (Honolulu, США)

Вообще один из первых известных способов создания «новой» трахеи предложил американский хирург Пол Гебауер в 1950–52 гг., сенсацию из этого события в то время никто не делал. Вместо разрушенной трахеи он устанавливал трубку, которая представляла собой свернутый эпидермисом внутрь свободный кожный лоскут, как правило, забранный в ходе отдельной операции у этого же пациента со спины или бедра, очищенный от подкожно-жировой клетчатки и армированный серебряной проволокой, которая заводиться в лоскут, так, как показано на рисунке ниже.

Результаты операции Гебауера были достаточно приемлемые для того времени, восстанавливалось нормальное дыхание, и пациенты чувствовали себя неплохо, поэтому эту операцию стали выполнять и многие другие хирурги. Позже было установлено, что если длина трансплантата составляет до 4 см, то он может постепенно покрыться наползающим в ходе регенерации дыхательным эпителием где-то за 6 месяцев (эпителизация шла от края оставшейся части трахеи). Однако, в течение последующих 2 лет у большинства прооперированных пациентов возникали тяжелые осложнения, связанные обычно с разрушением конструкции   новой трахеи проволокой (чаще), или с патологией легких (иногда), приводящие к смерти больного.

В СССР Ф.Ф. Амиров на мелкой собаке весом 4,7 кг заменил участок трахеи длиной 4 см консервированной донорской нижней полой веной на каркасе из танталовой проволоки. Дыхание собаки было свободным. С такой трахеей собака благополучно прожила 11 лет.

Эти примеры приведены для демонстрации возможности успешно заменить участок трахеи нехитрым приспособлением. Для достижения этого результата были не нужны ни особые технологии, ни громкие заявления о примененных стволовых клетках и нанотехнологиях.

Относительно клинических экспериментов Маккиарини можно сказать следующее, что ни стволовые клетки, ни примененные факторы роста и прочие «инновации», не могли оказать существенного влияния на ход послеоперационных событий в теле пациентов, мало отличающихся по сути от того, что происходило 50–60 лет назад с пациентами после установки трубчатых протезов трахеи.

Применение клеточных технологий не всегда оправданно. Можно привести следующий пример.  В России профессор Туманов разрабатывал биоинженерную конструкцию для восстановления просвета артерий. Вместо обычного стента, в эксперименте устанавливался тот же стент, но предварительно покрытый коллагеном, на котором сидели живые клетки.  Технология предусматривала выделение первичной культуры клеток — фибробластов кожи, и накоплением их количества за счет миграции и делений на дополнительном биополимерном покрытии стента — коллагене. Для этого металлический стент, выполняющий роль основы для коллагена и клеток, помещали в культуральный флакон, прямо в питательную среду вместе с культурой клеток — фибробластами кожи человека 10 пассажа, которые наползали на коллаген. Степень покрытия стента клетками визуально контролировалась с помощью конфокального микроскопа.

Туманов Владимир Павлович
Туманов Владимир Павлович, Лауреат Государственной премии РФ за разработку клеточной технологии лечения ожогов, доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической анатомии ММА им. Сеченова

Эксперименты на собаках показали, что такая биоконструкция с фибробластами, обладает рядом новых положительных свойств, которые при имплантации в просвет сосуда обеспечивали преимущества, в сравнении с известными обычными стентами. В числе положительных свойств: хорошо фиксируют биоматериал, исходно не тромбогенны, стимулируют быструю и равномерную регенерацию эндотелия на участке сосуда, куда устанавливают стент, не приводят к повторным стенозам. Однако, эти преимущества были все же минимальны, в сравнении с обычной практикой эндоваскулярных операций. Поэтому и тогда, и сейчас устанавливают просто стенты без живых клеток и получают приемлемые результаты у подавляющего большинства стентированных пациентов.

Несколько месяцев спустя после операции Бейне, Маккиарини повторил пересадку по-добной «синтетической трахеи» другому больной раком, 30-летнему мужчине, гражданину Америки   Кристоферу Лайлсу из Абингдона, штат Мэриленд с редкой формой рака трахеи. Рак трахеи устойчив к химиотерапии и лучевой терапии, попытки расширить просвет трахеи механическими устройствами оказались не эффективными.

Лайлс прошел семь курсов химиотерапии и 33 процедуры лучевой терапии с июля по сентябрь 2011 года в клиниках США. Однако, рак продолжал прогрессировать и опухоль считалась уже неоперабельной.  Единственную надежду семья Лайлса увидала   в методике пересадки синтетической трахеи, разработанной Маккиарини с соавторами.

Стоимость имплантации такой трахеи была объявлена в 450.000 $, и не покрывалась медицинской страховкой. Семья обратилась за помощью к благотворительным организациям, и, как минимум, $ 300.000 пожертвований поступило через американский фонд «HelpHOPELive».

Лайлс был прооперирован в Стокгольме, Швеция, в ноябре 2011 года, операция продолжалась 12 часов.

Синтетическая трахея
Синтетическая трахея для Кристофера Лайлса

Пациент Кристофер Лайлс (Christopher Lyles)
Пациент Кристофер Лайлс (Christopher Lyles), в первые дни после операции с Паоло Маккиарини

Первое время после операции пациент начал чувствовать себя лучше. Однако, вскоре заболел воспалением  обоих легких, что замедлило послеоперационное восстановление. После операции Кристофер смог выписаться из госпиталя и вернуться домой только в январе 2012 года. К сожалению господин Лайлс умер в марте 2012 года, почти через четыре месяца после операции. Руководство гарвардской компании «Bioscience Inc.» (Массачусетс), которая сделала биореактор для насыщения трахеи собственными клетками пациента, сделало заявление, что они были опечалены смертью Кристофера, но не знают причину смерти. Мать пациента — Дорна Лайлс также заявила, что ее сын умер в больнице Франклин-сквер, но причина смерти ей не ясна. Мы надеемся, сказала Дорна, что храбрость моего сына проложит путь для дальнейших исследований и разработок технологий лечения на основе стволовых клеток в Соединенных Штатах. Однако подчеркнем, что роль стволовых, да и всех остальных используемых клеток костного мозга пациента в данной технологии близка к нулю, так как в этой технологии совершенно не предусмотрены приемлемые условия не только для участия пересаженных клеток в регенерации, но и просто даже для их сохранения в живом состоянии после пересадки вместе с протезом в тело пациента.

Ларри Гольдштейн (Larry Goldstein)
Ларри Гольдштейн (Larry Goldstein) профессор, руководитель программы стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего

Известный американский специалист по клеточным технологиям Ларри Гольдштейн совершенно справедливо заметил, что по степени изученности — это исследовательский проект, а не доказавшая свою эффективность медицинская технология, и нужно иметь значительно больше информации, чтобы точно знать, как эта процедура может работать.

Весной 2013 года ряд средств массовой информации опубликовали новость, смысл которой состоял в том, что биоинженерная трахея впервые спасла жизнь ребенку. Речь шла о двухлетней девочке Ханне Уоррен, которая родилась с редкой врожденной аномалией — отсутствием (атрезией) трахеи. Минимальная вентиляция легких при таком варианте развития может быть только при наличии сообщения бронхов с пищеводом (эзофаго-бронхиального свища), что, вероятно, и было у Ханны.

Ханна УорренХанна Уоррен (Hannah Genevieve Warren)

Новорожденная девочка выжила за счет своевременной установки дыхательной трубки, проходящей через пищевод к бронхам и позволившей проводить искусственную вентиляцию легких. Всю свою жизнь (возраст ребенка на тот момент составлял 32 месяца) она провела в отделении интенсивной терапии для новорожденных в больнице Сеула (Южная Корея). Ханна не могла самостоятельно дышать, говорить, глотать, принимать пищу и пить.

Американский детский хирург, профессор Марк Холтерман познакомился с Ханной и предпринял усилия по спасению девочки.  У родителей Ханны Уоррен не было финансовых возможностей оплатить крайне дорогостоящую операцию в медицинском центре в Стокгольме (Швеция), где проводил такие операции Паоло Маккиарини. Однако Холтерману удалось договориться с Маккиарини и с администрацией больницы в США о проведении высокотехнологичного лечения на базе Детского госпиталя Иллинойса, причем все затраты, связанные с операцией, взял на себя этот госпиталь. Такому решению поспособствовало благоприятное стечение обстоятельств. Недавно первым президентом в истории этого госпиталя стала молодая и амбиционная женщина — Маргарет Густафсон, поддержавшая проект.

Марк Холтерман (Mark Holterman)
Марк Холтерман (Mark Holterman), профессор деткой хирургии (UICOMP)

Маргарет Густафсон (Margaret Gustafson)Маргарет Густафсон (Margaret Gustafson), президент детской клиники Иллинойса

 

 

 

 

 

 


Для Ханны новый протез трахеи был изготовлен американской компанией «Harvard Bio-science». По словам Маккиарини, был использован полностью новая конструкция синтетического каркаса трахеи. Часть полимерных волокон в составе импланта была изготовлена из полиуретана, которые должны в теле со временем биодеградировать. Постепенное частичное рассасывание каркаса должно было позволить новой трахее удлиняться вместе с ростом ребенка, так что по прогнозам ученых, такая синтетическая трахея должна просуществовать в организме девочки несколько лет. Маккиарини отмечал, что композиционный состав каркаса стал лучше: более приспособленным к взаимодействию с клетками, более прочным и более гибким. Возможно, что для производства синтетической трахеи были использованы перспективные термопластичные полиуретаны в виде тонких нитей.

Вид синтетической трахеиВид синтетической трахеи, производства «Гарвард Биосайнс» (США)

 

 

 

Дэвид Грин (David Green)
Дэвид Грин (David Green) президент и главный исполнительный директор «Гарвард Биосайнс» (США)

Порядок проведения лечения Ханны был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (USFDA) — агентством Министерства здравоохранения и социальных служб США, как экспериментальная операция для пациентов с минимальной надеждой на выживание (обычно дети, рожденные без трахеи, умирают).

Команду хирургов возглавил Паоло Маккиарини. Было подчеркнуто, что изготовленная синтетическая трахея в этом случае должна была не просто заменить пораженный орган, а быть имплантирована практически «на пустое место», что несомненно усложняло работу хирургов.

Как и в описанных выше случаях из костного мозга девочки были выделены стволовые клетки, а фактически мононуклеары костного мозга, из которых затем на полимерном каркасе внутри специального биореактора в течение нескольких дней, по утверждению Маккиарини, была выращена новая трахея. Подчеркнем, что это утверждение не соответствует действительности, всем специалистам, работавшим с первичными культурами клеток костного мозга прекрасно известно, что за несколько суток что-либо вырастить из костного мозга, даже забранного в большом количестве невозможно.

БиореакторБиореактор для «выращивания» трахеи, производства «Гарвард Биосайнс» (США)

9 апреля 2013 года синтетическая трахея была имплантирована Ханне в ходе 9-ти часовой операции.  Спустя три недели после операции, девочка хорошо себя чувствовала и быстро восстанавливалась. При этом ребенок находился под постоянным наблюдением пульмонологов, гематологов, отоларингологов, специалистов по восстановлению речи и других медицинских специальностей.

В течение последующего месяца после операции новая трахея хорошо пропускала воздух при дыхании, однако, в блогах члены семьи Уоррен написали, что состояние легких их дочери ухудшалось. Менее, чем через три месяца после имплантации синтетического дыхательного горла, 6 июля 2013 года Ханна Уоррен умерла.

Профессор Холтерман прокомментировал гибель ребенка, уточнив, что прогрессировала легочная недостаточность, развитию которой поспособствовала дополнительная операция на пищеводе.

Одним из известных показательных случаев пересадки «синтетической трахеи» стала история болезни турецкой студентки Есим Сетиа, которой первый раз была проведена операция по замене трахеи Маккиарини в июне 2011 года.  После операции развился ряд серьезные осложнений. Надо отметить, что 60 лет назад торакальные хирурги столкнулись с этими же осложнениями в экспериментах и в клинической практике после замены разрушенной трахеи на трубчатый протез из разных биоинертных материалов. Маккиарини использует тоже трубчатые протезы из биоинертных материалов, конечно, более подходящих для им-плантации, как по качеству материала, так и по размерам, практически идеально подходящим для каждого пациента. Весь антураж, связанный с клеточными технологиями и выра-щиванием якобы биоискусственной трахеей — фикция. О чем подробно было сказано выше. Никаких принципиально новых технических решений, которые сохраняли бы легкие после подобных операций, предложено не было.

Есим более трех лет (!) находиться в отделении интенсивной терапии в Каролинском госпитале в Стокгольме, которое не может покинуть. Она плохо дышит самостоятельно, и во избежание удушья, ее дыхательные пути медики прочищают от слизи каждый четвертый час. На примере случая с этой уже 25-летней девушкой, очевидно, что синтетическая трахея не работает как надо. Не помогла даже ее замена на новый имплантат. Родственники описывают ее состояние как кошмар.

Есим Сетиа (Yesim Cetir, Yeşim Çetir) студентка университета из Турции, пятый пациент Маккиарини, с установленной «синтетической» трахеей

Лечение девушки оплачивает турецкое государство, на начало 2015 года сумма затрат на медицинские услуги, оказанные ей в Швеции, достигли 60 миллионов шведских крон. Или приблизительно 480 миллионов (480.000.000!) российских рублей по курсу на сентябрь 2015 года.

Сейчас обсуждается возможность перевода девушки в одну из клиник США для спасения жизни и трансплантации донорской трахеи.

Возникает вопрос о том, как вообще такое возможно? Очевидная фальсификация и имитация высоких технологий, а вся научная общественность никак не реагирует? Оказывается, что все же есть реакция, только она не афишируется, так как в этой сомнительной деятельности по созданию новой трахеи были задействованы ведущие научные учреждения Европы, самые авторитетные научные журналы, освоены многомиллионные гранты.  В августе 2014 года несколько врачей Каролинского института (Matthias Corbascio, Thomas Fux, Karl-Henrik Grinnemo and Oscar Simonson), участвующих в лечении трех пациентов после имплантации им Маккиарини синтетических трахей, заявили, что состояние этих пациентов после имплантации синтетических трахей никогда не было настолько хорошим, как утверждал доктор Маккиарини в средствах массовой информации. Надо сказать, что возмутились не простые доктора, а талантливые ученые, уже успевшие внести вклад в мировую медицинскую науку.

Карл-Хенрик Гриннемо (Karl-Henrik Grinnemo)Карл-Хенрик Гриннемо (Karl-Henrik Grinnemo), старший научный сотрудник Каролинского Университетского госпиталя, кардио-торакальной хирург в Каролинском Университете, ответственным за программу трансплантации сердца в Стокгольме, один из основателей ACTREM (Передового Центра трансляционной регенеративной медицины), первым идентифицировал кардиальные клетки-предшественники (Islet-1) в сердцах взрослых млекопитающих

Маттиас Корбашио (Matthias Corbascio)Маттиас Корбашио (Matthias Corbascio), доцент кардиоторакальной хирургии департамента молекулярной медицины и хирургии, специалист в области иммунологии пересадок органов и клеточных трансплантаций

Они подали официальную жалобу руководству университета на Паоло Маккиарини, заявив, что описания положительной клинической динамики состояния пациентов в его шести научных работах преднамеренно не включают многочисленные осложнения, задокументированные в историях болезней этих пациентов. Они же обжаловали представленные результаты Паоло Маккиарини, после изучения технологии на экспериментальных животных моделях. Также учёные подняли вопрос о том, что в такой ситуации были ли получены соответствующие этические разрешения для проведения подобных операций?

Университет привлек к проверке независимого эксперта из старейшего университета Швеции, известного профессора-хирурга Бенгта Гердина.

Бенгт Гердин (Bengt Gösta Gerdin)
Бенгт Гердин (Bengt Gösta Gerdin) почетный профессор кафедры хирургических наук и пластической хирургии клиники Университета Уппсала

Профессор Гердин, после ознакомления с ситуацией, сформировал собственное мнение и обвинил Паоло Маккиарини в научной недобросовестности, преднамеренном искажении и фальсификации результатов клинических научных исследований, опубликованных Маккиарини в многочисленных статьях.  В публикациях речь идет об очень успешном лечении, но клиническая картина свидетельствует об обратном. «Паоло Маккиарини совершил научный проступок», — сказал профессор Гердин.

Одним из этических вопросов, поднятых Гердиным, был вопрос, имеет ли Маккиарини моральное право обучать молодых талантливых людей.  Это очень плохой пример для молодых исследователей, подчеркнул Бенгт Гердин.

В завершении независимого расследования, почётный профессор хирургии Уппсальского университета Bengt Gerdin пришёл к выводу, что существуют значительные расхождения между существующими медицинскими записями и опубликованными результатами. Он также заявил, что у него возникли серьёзные сомнения в этической правомерности операций. Однако, окончательное расследование и принятие решений он оставил шведским властям. В общении с прессой, в том числе с «New York Times», профессор неоднократно называл Маккиарини преступником.

Было также установлено, что Маккиарини извлекал дополнительную финансовую выгоду от производителей синтетических трахей.

Несколько проведенных экспертиз по оценке деятельности приглашенного профессора Паоло Маккиарини сотрудниками Каролинского университета «не заметили» каких-либо нарушений, впрочем, при этом, эксперты, занимавшиеся расследованием, отмечают, что работа Маккиарини не соответствует высоким стандартам качества Каролинского института. Паоло и его команде необходимо будет пересмотреть свои методы проведения клинических исследований и лечения.

Однако, верная оценка «успехов» Маккиарини все-таки была дана известными бельгийскими хирургами. Профессор Делари назвал «революционного достижения тканевой инженерии» «одним из крупнейших обманов (ложью) в истории шведской медицины» и, что все операции были изначально обречены на провал. На самом деле трансплантат, созданный на основе аллогенного материала путём девитализации или же его синтетический аналог, не являются новым и сколько-нибудь значительным шагом в продвижении к решению проблемы создания биоинженерных органов.

Пьер Делари (Pierre Delaere)
Пьер Делари (Pierre Delaere), профессор торакальной хирургии, бельгийский ученый и эксперт в области хирургии дыхательных путей

Дирк Ван Рэемдонк (Dirk Van Raemdonck)Дирк Ван Рэемдонк (Dirk Van Raemdonck), профессор группы рака легких и легочной трансплантации Университетского госпиталя Левена (Бельгия)

Бельгийские ученые опубликовали в специализированном медицинском журнале статью со скептическим названием: «Трахея: первый биоинженерный орган?» (Delaere P.R., Van Raemdonck D. The trachea: The first tissue-engineered organ? J Thorac. Cardiovasc Surg. 2014; p. 519-5).  В которой подробно изложили свою точку зрения на проблему восстановления трахеи. Сделать искусственные трахеи живыми с помощью стволовых клеток — невозможно, считает Делари. Живые клетки не могут расти на искусственном материале, в этом случае, не образуются кровеносные сосуды, и необходимые слизистые оболочки. И очень удивлен, что такое авторитетное медицинское учреждение как Каролинский госпиталь, поверила шарлатану.

На вопрос журналистов: «Как же шведские врачи могли оказаться такими доверчивыми?», Пьер Делари ответил, что сегодня принято верить всему, что связано со стволовыми клетками.

Не со всеми утверждениями бельгийцев можно согласиться, но в целом критика обоснованная и правильная.

Следует подчеркнуть, что мнимые успехи профессора Маккиарини сильно преувеличены прежде всего средствами массовой информации, что сформировало у общественности неверное представление о том, на каком этапе находится современная тканевая инженерия в решении вопроса создания биоинженерной трахеи.

Рэнди Шекман (Randy W. Schekman)Рэнди Шекман (Randy W. Schekman) американский клеточный биолог из Университета Калифорнии, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 2013 года за «открытие механизма, регулирующего везикулярный трафик, важную транспортную систему в клетках». Основная заслуга Шекмана заключается прежде всего в открытии ключевых генов, кодирующих белки клеточного транспорта


Отдельно надо сказать о современной негативной тенденции в науке, в полной мере проявившейся в истории с Маккиарини, сегодня публикация  статьи даже  в самых уважаемых и известных научных журналах, например, в таких, как  Science, Nature и Cell,  не может быть приведена в качестве серьёзного достоверного источника научно-статистической информации, как считает Нобелевский лауреат по медицине 2013 года Рэнди Шекман, потому, что  «Редакторами этих журналов являются не учёные, а издатели, и их интересует прежде всего шумиха, сенсация и фурор».

Паоло Маккиарини на обвинения реагирует достаточно необычно
Паоло Маккиарини

1. Маккиарини даёт достаточно «сдержанную» оценку своим достижениям, он отмечает, что на сегодняшний день в области трансплантологии трахеи «мы находимся ещё далеко от желаемого результата».

2. Он уверен, что в его деятельности и публикациях «нет ничего, что противоречило бы этическим нормам, вызывало подозрение или искажало бы факты». 

3. Что проведённые им операции по-прежнему являются экспериментальными и «не гарантируют значительного увеличения продолжительности жизни».

4. «Учитывая характер этой работы, мы не в состоянии обеспечить их (пациентов) долгосрочное выживание, и они все совершенно осведомлены о том, что происходит».

5. «Мы по крайней мере даем им шанс, шанс на продолжение жизни и надежду для пациента»

По сути операции по созданию новых дыхательных путей Маккиарини мало, чем по сути отличаются от работ по восстановлению трахеи почти 50–60 летней давности, причем отличия в некоторых моментах даже не в лучшую сторону. Использование выбранных популяций и количеств клеток в таком исполнении, по моему глубокому убеждению, не может оказывать существенного влияния или изменять ход естественных восстановительных процессов вокруг биоинертной трубки — атипической (патологической) регенерации, в виде развития молодой соединительной ткани вокруг протеза трахеи человека, с последующей контракцией и рубцеванием.

Некоторые гранты, финансирующие Маккиарини.

Бирчэлл в марте 2013 года получил грант на £2,8 миллиона ($4,3 млн.) от Совета медицинских исследований Соединенного Королевства для проведения исследований над обесклеточенными донорскими трахеями и гортанями, с применением стволовых клеток, примерно, для лечения 10 пациентов.

Маккиарини уже совершил пересадки нескольких трахей в России, в рамках клинических испытаний, финансируемых грантом на $6 млн от российского правительства. По словам Маккиарини в конечном итоге должны поступить 20 или 25 больных для восстановления трахей. «Нам было разрешено делать этот вид трансплантации только в крайних случаях», —говорит он. «Клинические исследования в первый раз дают нам возможность включать пациентов, которые не находятся в критическом состоянии».

Маккиарини является также ведущим исследователь гранта на 5-лет на 4 млн евро ($5,2 млн) от Европейского союза, для проведения клинических испытаний с использованием обесклеточенной трахеи больнице Careggi во Флоренции, с планами дальнейшего развития полимерных каркасов протезов трахеи в крупных животных моделях. Этот проект может потребовать необходимость реорганизации. Поскольку у Маккиарини возникли проблемы с правоохранительными органами Италии. В сентябре в Италии финансовая полиция обвинила Маккиарини в попытке вымогательства денег с пациента, и временно поместила его под домашний арест. Основанием для ареста послужило заявление пациента, о том, что Маккиарини ему предлагал лечение в Германии, стоимостью €150,000, которое оплачивалось средствами научного гранта. Маккиарини и его адвокат утверждали, что он просто информирование пациента о возможных вариантах лечения, не требуя оплаты. Основные обвинения вскоре были сняты, но Маккиарини говорит, что обвинения вытекают из академической политики в Тоскане, и он разорвал отношения с больницей и университетом в Италии.

Алфёров Жорес ИвановичАлфёров Жорес Иванович, советский и российский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 2000 года, академик РАН

Как я отношусь к выделению мегагранта Маккиарини?  Лучше академика Жореса Алферова не скажешь.

«Никогда не нужно никого приглашать. Фабио Капелло? Я к этому так же отношусь, как к тому, что некоторые наши руководители приглашают ведущих ученых Запада, платя им безумные деньги. Все это можно делать самим.Международное сотрудничество — надо, но развивать надо свой спорт, свою науку, страну».

Профессор АталаВ завершение можно процитировать американского профессора Аталу: «Но в России, им (прим. ученым) очень не хватает материальных ресурсов, финансирования, поддержки государства. Наш центр получает гигантскую поддержку: только пятилетний контракт с Пентагоном принес в институт $85 млн. Если бы российские ученые в России имели необходимые ресурсы, наука двигалась бы на совершенно другом уровне».


Главная | Биоискусственные органы | Регенеративная медицина | Меланома | Рак молочной железы | Рак легких | Контакты  

© 2008–2016, Лаборатория инновационных биомедицинских технологий
Приём пациентов проходит по адресу: Москва, Каширское шоссе, дом 12
Тел.: +7 (495) 226–95–57
© 2008–2016, Laboratory of Innovative Biomedical Technologies
Phone: +7 (495) 226-95-57
Электронная почта: limbt@list.ru
Яндекс.Метрика Индекс цитирования