Что общего у яблок и человеческих ушей

На столе Эндрю Пеллинга (Andrew Pelling), профессора из Университета Оттавы, находится контейнер с человеческим ухом, вырезанным из яблока. Фруктом этот материал считается лишь номинально: клетчатку в нём заменили искусственным путём, вживив клетки рака шейки матки. Так что «яблочное» ухо можно считать искусственным человеческим органом, полученным в результате «биохакерства» — экспериментального направления в современной науке, которое может существенно изменить и удешевить трансплантацию органов.

photobybonniefindley_20160318-bf-dtc-andrew-pelling-19

Эндрю Пеллинг. Фото: thecreative613

В своей биофизической лаборатории Пеллинг избегает распространённых методов работы и сознательно отказывается от популярных генетических, химико-биологических исследований. Вместо этого он изучает поведение клеток человеческого организма, помещённых в другую клеточную среду.

Учёный решил создать ухо из яблока, чтобы продемонстрировать, насколько современная наука приблизилась к созданию альтернативы дефективным или повреждённым органам человеческого тела. Он специально выбрал распространённый фрукт, а создал именно ухо в качестве отсылки к знаменитому эксперименту, когда орган слуха удалось вырастить на спине грызуна. Раковые клетки Пеллинг использовал, по его же словам, чтобы добавить эксперименту провокационности.

Исторически сложилось так, что биоинженеры использовали животных для создания искусственных человеческих органов из-за похожего биологического строения. Представителей флоры до последнего времени игнорировали. Теперь же всё больше исследователей обращает внимание на тот факт, что множественность форм и видов растений принесёт больше пользы в биоинженерии, а также позволит избежать дорогостоящих запатентованных экспериментов с фауной.

Главная сложность, которую предстоит побороть учёным — создание материала, способного удерживать форму, структуру и сохранять функции клеток вне человеческого тела. На сегодняшний день есть 2 основных варианта создания искусственных органов. Первый — синтетический подход, когда создаётся поддерживающая структура из полимера. Она сохраняет форму органа и постепенно разлагается, по мере замены её новыми клетками. Альтернативный вариант — из биоматериала от настоящего донора удаляют все «родные» клетки, пока не остаётся лишь коллагеновая оболочка, которую наполняют клетками пациента. В любом случае, такие материалы, как полученные в лаборатории, так и биологические, создаются на коммерческой основе и стоят очень дорого.

Ежегодно отрасль, связанная с пересадкой биоматериалов, достигает объёма в миллиарды долларов. Индустрия привлекает талантливых исследователей, которые готовы зарабатывать на использовании своих знаний для пересадки кожи, хрящей, костей и органов целиком. Но и сами операции обходятся дорого. Не каждый рядовой пользователь может позволить себе потратить $800 на 1 кв.см подготовленной к пересадке человеческой кожи, чтобы избавиться от шрама или родимого пятна. Зато аналогичный по размеру фрагмент «яблочной» кожи, над получением которой работает Пеллинг, обошёлся бы пациенту в $0,01. Достаточный аргумент для граждан, чтобы радоваться популяризации биохакерства, — но и повод для беспокойства со стороны компаний, получающих прибыль от пересадки органов.

О СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЕ В УКРАИНЕ:

Отчёты о работе Пеллинга впечатляют описанием того, насколько элементарно можно получить донорский материал из обычного яблока. Учёный добыл подходящую для внедрения человеческих клеток целлюлозную ткань, промыв ломтики яблока с мылом и простерилизовав их кипятком. После этого фрагменты были имплантированы под кожу и достаточно быстро наполнились биологическим материалом, включая клетки и кровеносные сосуды человека. Через 8 недель материал становится полностью совместим с организмом без отторжения его иммунной системой реципиента.

Отдельные эксперименты Пеллинга включают в себя и генную инженерию. Но основной акцент учёный делает на изучение поведения клеток организма, помещённых в столь необычное для себя окружение. Он воздействует на клетки лазером, помещает материалы в контейнеры разных размеров, даже использует микроиголки для своих экспериментов. Результаты его работы могут пригодиться для лечения самых тяжёлых заболеваний (к примеру, паралича конечностей).

Как выяснилось в ходе совместных экспериментов Пеллинга и нейробиолога из того же университета, миниатюрные капиллярные трубки в молодых побегах спаржи по своей структуре идеально подходят для восстановления спинного мозга. В отличие от имплантов в спинном мозге, которые имеют свойство ломаться, растительная целлюлоза сохраняет размер и форму. «Кроме того, оказалось, что материал от спаржи очень инертен. Такое впечатление, что он — одного поля ягода с титаном», — шутливо описывает своё открытие Пеллинг. Ещё одна находка учёных, способная перевернуть всю индустрию пересадки кожи — для таких операций идеально подходят доступные и дешёвые лепестки роз.

Джефри Керп (Jeffery Karp), эксперт по биоматериалам из Медицинской школы Гарварда, поддерживает инициативы канадцев:

«— Такие исследования очень важны тем, что расширяют спектр возможных инструментов для применения в трансплантологии. На основе базовых открытий будут появляться всё новые работы, которые изменят всю отрасль».

Не случайно открытия совершены в Канаде — эта страна отличается лояльным отношением к подобным медицинским экспериментам. В отличие от Европы (которая строго контролирует все манипуляции с ГМО и биоматериалами) и США (где эксперименты с клетками человека ограничены), Канада ещё несколько лет назад начала содействовать зарождающемуся направлению биохакерства.

Но чтобы выйти за пределы экспериментальных лабораторий и попасть в кабинет каждого трансплантолога, наработки Пеллинга должны пройти все стандартные разрешительные процедуры. Использование доступных биоматериалов (или, как их называют учёные, «open-source материалов», по аналогии с термином из практики программистов), не принесёт коммерческой выгоды — а значит, частные клиники не захотят спонсировать тесты новых материалов. Пеллингу с коллегами следует рассчитывать лишь на поддержку общественных организаций, благотворительных фондов и филантропов. Ведь материал для пересадки можно выращивать повсеместно, он доступен практически в любой точке планеты, и даже пациентам с самым ограниченным бюджетом.

Лаборатория Пеллинга поощряет участие широкой общественности в своих изысканиях. Через официальную страницу в Twitter можно предложить свою идею для проведения эксперимента. Учёные публикуют инструкции, как проводить опыты в домашних условиях, дают советы по поводу оборудования для лаборатории, обсуждают с биохакерами-самоучками результаты манипуляций.

Фото: pellinglab.net

Фото: pellinglab.net

Пеллинг считает, что чем больше людей будет самостоятельно заниматься биохакерством — тем больше шансов произвести новые открытия в самом ближайшем будущем.

«— Каждый человек будет разгадывать свой фрагмент головоломки, и вместе мы сможем продвинуться вперёд очень быстро. Мы сможем провести сотни анализов, опробовать множество разных вариаций и получить блестящий результат.»

Доступные биоматериалы, открытые исследовательские лаборатории, сотрудничество учёных и рядовых граждан — это характеристика исследований нового времени. Модель совместного пользования добралась до медицины — и вполне возможно, что трансплантация органов человека коренным образом изменится уже в ближайшее десятилетие. Остаётся надеяться, что коммерция не встанет на пути научного прогресса.


Источник: The Atlantic