13 и 14 февраля в Москве проходил «Форум будущих технологий», на котором десятки экспертов из различных сфер высокотехнологичной медицины рассказывали об актуальных трендах, достижениях и вызовах в своих областях. Мы поговорили со спикерами одной из панелей форума о том, какие решения современная наука предлагает пациентам, потерявшим ткани тела или даже целые органы.
Искусственные органы
Спикер: Халилулин Тимур Абдулнаимович — врач-сердечно-сосудистый хирург кардиохирургического отделения №3 НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова Минздрава России, доктор медицинских наук, профессор кафедры «Трансплантология и искусственные органы» Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова.
Расскажите, пожалуйста, о трендах создания искусственного сердца — особенно реализуемых в России. О каких цифрах идет речь (количество пациентов, стоимость печати и прочее)?
Искусственное сердце – термин, собирающий в себе различные устройства для поддержки кровообращения у пациентов с хронической сердечной недостаточностью. Владимир Петрович Демихов считается первым создателем искусственного сердца, которое было имплантировано собаке, еще в 1937 году. Первые крупные серии оперативных вмешательств с использованием метода имплантации систем длительной механической поддержки кровообращениям (ДМПК) начались в 1984-1985 годах в США, и к 2000 году суммарный опыт превысил более 1000 операций.
В 1990-2000 годах, за счет существенного технического совершенствования, в том числе миниатюризации, имплантируемые системы поддержки насосной функции сердца получили широкое распространение в международной клинической практике, в том числе в качестве конечной терапии выбора для пациентов, имеющих противопоказания к трансплантации.
В 2009 г. была начата реализация программы разработки отечественного имплантируемого осевого насоса. Первая имплантация отечественной системы АВК-Н в качестве моста к трансплантации сердца прошла в НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова в 2013 году, а спустя полгода была выполнена успешная трансплантация сердца вторым этапом. Сейчас в России успешно применяется следующее поколение этого устройства – «СтримКардио», представляющее собой осевой насос с высокой производительностью и внешними источниками питания.
Первая имплантация центрифугальной безосевой системы вспомогательного кровообращения с ротором в магнитном поле человеку была осуществлена в 2014 году. В настоящее время самым часто имплантируемым устройством в мире является центрифугальная система с магнитной левитацией Heartmate-3.
Разработки новых генераций систем ДПМК продолжаются сейчас в России, а так же по всему миру. Сейчас в нашей стране в НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова ведется разработка миниатюрного насоса, предназначенного для маленьких детей, страдающих тяжелой сердечной недостаточностью. Это разработка является уникальной не только для России, но и для всего Мирового медицинского сообщества. Ранее в мире не создавалось имплантируемых устройств, обладающих характеристиками, предназначенными исключительно для маленьких детей. Начало клинического применения таких устройств позволит существенно улучшить возможности лечения маленьких пациентов, если же на сегодняшний момент невозможно выполнить трансплантацию сердца по причине противопоказаний. Такая операция дарит детям с показаниями к пересадке сердца возможность жить полноценной жизнь, не имея физических ограничений, делая все то, к чему привыкли их сверстники, пока проведение трансплантации не станет возможным.
Какие достижения в сфере технологий создания искусственных органов стоит ждать в перспективе 5 — 10 лет?
Технологии развиваются стремительно, в том числе и в медицине. То, что еще несколько лет назад казалось невероятным, теперь становится нашей обычной практикой. И конечно одно из наиболее технологичных направлений – создание искусственных сердец. Сейчас все известные устройства, представленные на рынке, имеют кабель, который выходит из организма пациента и соединяет насос, находящийся в сердце и перекачивающий кровь с контроллером и аккумуляторами, которые располагаются в сумочке снаружи. Такие устройства требуют зарядки, так как мы привыкли это делать с обычным мобильным телефоном, в среднем один раз в сутки. И конечно, разработка возможности беспроводной передачи энергии на расстоянии послужит новым прорывом в развитии таких систем, представляя новый уровень комфорта и качества жизни пациентам.
Биопринтинг
Спикер: Хесуани Юсеф — основатель биомедицинской компании «3D Bioprinting Solutions»
Расскажите, пожалуйста, о технологических прорывах в биопринтинге за последние 5 лет. Какие из этих достижений реализуются в России?
За последние 5 лет мы видим проникновение технологии биопечати в клиническую практику. В Арабских Эмиратах, США и Японии начаты клинические испытания по пересадке напечатанных тканеинженерных конструкций кожи, нервной ткани и ушных раковин.
Активно развиваются технологии так называемой in situ биопечати-технологии, при которой печать происходит в условиях операционной непосредственно в раневой дефект. Следует отметить, что Россия является одной из передовых стран в разработке этой технологии. Так, в декабре 2023 года в Главном военном клиническом госпитале им. академика Н.Н. Бурденко провели первую в мире операцию с использованием биопринтера, состоящего из роборуки, системы биопечати и компьютерного зрения для замещения дефектов мягких тканей.
Какие типы тканей уже освоены технологией биопринтинга, а какие все еще очень сложно воспроизводить?
В основном сегодня работы ведутся в области так называемых плоских органов: кожи, хрящевой ткани. На втором месте по количеству экспериментов занимает полые трубчатые органы-такие как кровеносные сосуды и уретра, пока меньше успехов в создании полых нетрубчатых органов, таких как, например, мочевой пузырь. Разумеется, наиболее сложными органами с точки зрения печати являются органы с разветвленной системой сосудистого русла и состоящие из множества различных типов клеток, например, почка.
Насколько эффективным на данный момент является применение биопринтинга в фармацевтическом R&D? Репрезентативны ли результаты таких испытаний препаратов по сравнению с традиционными моделями in vitro и in vivo?
С использованием технологии биопечати формируют тканеинженерные конструкции не только из нормальных клеток, но и «дефектных» для исследования механизмов возникновения и/или подбора лечения различных патологических состояний.
Еще одно направление — создание гематоэнцефалического и плацентарного барьера in vitro — для исследования проникновения лекарственных препаратов.
Одни и те же клетки в 2D-состоянии (в монослое) и 3D-состоянии отличаются достаточно серьезно. В 3D-модели клетки могут демонстрировать большую резистентность к токсическим факторам. Из-за повышенной чувствительности к токсическим факторам в 2D-модели, потенциальные молекулы могут быть ложно отсеяны на этапе проверки цитотоксичности.
Однако я бы не стал сравнивать модели in vitro и in vivo — потому что на мой взгляд, на уровне организма процессы реакции на фармацевтические препараты происходят значительно запутаннее, чем в моделях в пробирках, даже если это 3D-модели. На сегодняшний день технология биопечати активно используется для создания тканеинженерных конструкций кожи с их последующим применением для апробации косметических препаратов, так как с 2012 года в Европе запрещено проводить доклинические испытания косметики на животных.
Мешают ли санкции развитию биопринтинга в России? Какие страны лидируют в производстве оборудования для биопринтинга, и есть ли проблемы с поставками такой техники?
Разумеется, санкционные ограничения не обошли стороной и развитие биопечати. Расходные материалы, реагентика стали дороже и доставляются в Россию еще дольше, чем раньше. Если, условно, в европейской стране заказ по реагентике может прийти в течение недели, то у нас этот же заказ может занять несколько месяцев. Плюс российские организации практически не участвуют в больших международных проектах по биопечати. Исторически в масштабном производстве оборудования для биопринтинга лидируют США, Южная Корея и Швеция, но поскольку мы сами являемся разработчиками биопринтеров и материалов к ним, ограничения в поставках «железа» на нас практически никак не сказываются.
Какие достижения в сфере технологий создания искусственных органов стоит ждать в перспективе 5 — 10 лет?
Я думаю, что мы сможем в перспективе увидеть объединение некоторых технологий, которые сейчас развиваются скорее параллельно, например, методов биопечати и генетического редактирования. Ожесточенные дискуссии ведутся по поводу возможности выращивания человеческих органов в организмах животных.
Но самые важные для нас достижения — это внедрение этих технологий в клиническую практику, что мы видим сегодня пока что спорадически в разных странах и надеемся увидеть в более масштабном варианте, в идеале — в рутинной медицинской практике.
Передовые методы в трансплантологии
Спикер: Готье Сергей Владимирович — главный внештатный специалист трансплантолог Минздрава России, директор ФГБУ «НМИЦ ТИО имени академика В. И. Шумакова» Минздрава России, заведующий кафедрой трансплантологии и искусственных органов Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова, профессор, председатель Общероссийской общественной организации «Российское трансплантологическое общество», академик РАН, доктор медицинских наук, заслуженный врач РФ.
Расскажите, пожалуйста, о результатах внедрения в клиническую практику трансплантации комплекса «сердце-легкое». Чем обусловлена необходимость комплексного решения? Для каких пациентов оно предназначено?
Операция трансплантации комплекса «сердце-легкие» известна в мире как процедура, решающая сразу два вопроса: хронического заболевания легких, которое отражается на состоянии сердца и компрометирует его работу, что приводит к таким последствиям как дилатационная кардиомиопатия, легочная гипертензия и ряд других поражений сердца и легких, а так же других органов, так как они зависят от эффективности кровоснабжения и оксигенации. Поэтому есть категория пациентов, которым одномоментная трансплантация сердца и легких является единственным путем сохранения жизни и здоровья.
Как оценивается успешность внедрения трансплантационных технологий и почему внедрение технологии «комплекса сердце-легкое» оценено экспертами как «успешное»?
Трансплантационные технологии – понятие довольно общее, основанное на применении различных методик сохранения функции органов, сохранения жизнедеятельности организма при выполнении этих операций. Это целый комплекс медицинских воздействий на организм человека с целью замены, поддержания или полного протезирования функция жизненно важных органов. И здесь пересадка сердечно-легочного комплекса – решение многих вопросов, связанных с нарушениями кровообращения и дыхательной функции человека, которые отражаются и на состоянии печени, и на состоянии почек и компрометирует общее самочувствие. Поэтому, когда имеются показания к данной операции, она выполняется, а если оценивать статистику по пациентам, которым данная операция была выполнена, то ее с уверенностью можно оценить как успешную, а главный показатель здесь – состояние пациента после операции и реабилитационного периода, которое несравнимо с состоянием до нее.
Расскажите о технологии перфузии донорских органов. В чем ее суть? Какие задачи она решает?
Существуют определенные критерии, разработанные много лет назад, которые используются трансплантологами для оценки органов, которые могут быть трансплантированы пациентам. Они достаточно жесткие, так как орган, который используется для выполнения такой операции, должен быть фактически в идеальном или близком к идеальному состоянию. Однако, как показала мировая практика нескольких десятилетий применения трансплантационных видов лечения в условиях перманентного донорского дефицита, орган, который изымается у донора и помещается в организм реципиента, даже имеющий расширенные критерии, в организме реципиента восстанавливает свои функции и успешно продолжает свою работу.
Для того, чтобы объективизировать прогноз пересадки того или иного органа, который может не соответствовать критериям отбора, разработаны методы, которые позволяют корректировать эти отклонения и использовать этот орган для спасения жизни. Такая тактика направлена на сокращение дефицита донорских органов и уменьшения сроков ожидания пациентов в тяжелых состояниях. Один из таких методов восстановления – перфузия сосудистого русла донорского органа с помощью специальных растворов, которые позволяют выводить токсические продукты распада, продукты обмена веществ, восстановить микроциркуляцию. В последующем это облегчает послеоперационное ведение пациента и улучшает функцию органа.
Перфузионные технологии сейчас широко применяются для перфузии почек, что наиболее актуально для населения любой страны, так как это самый востребованный орган.
В трансплантации легких же перфузия имеет первостепенное значение, поскольку очень небольшое количество донорских легких отвечает всем критериям для трансплантации. Это происходит потому, что легкие подвержены различным хроническим и воспалительным процессам, в результате чего функция органа ухудшается. После того, как легкие перфузируются специальным раствором, мы можем оценить насколько этот орган жизнеспособен, так как изначальные отклонения от необходимых критериев, после прохождения органом через перфузию могут быть нивелированы и эти органы могут быть успешно трансплантированы.
Читать далее:
Астрономы изучили радиоджет, который движется быстрее скорости света
Палеонтологи откопали «китайского дракона», жившего 240 000 000 лет назад
«Уэбб» открыл «экстремально красную» черную дыру в ранней Вселенной
Обложка: image by rawpixel.com on Freepik