Адам Пиорей - Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма

Более того, стволовые клетки умеют заниматься строительством далеко не только мускулов. Если проследить в прошлом процессы развития любых типов биологических тканей нашего организма, вы обнаружите, что у истоков этих процессов неизменно стоят стволовые клетки. Стволовые клетки формируют наш мозг, наше сердце, нашу кровь, наши зубы. Они дают возможность объяснить, каким образом у нас растут кости.

Но откуда стволовая клетка знает, чем ей заниматься? Что определяет, чем она станет — частью кишечника Кремешка или компонентом новой мышцы? И как она превращается в часть внутреннего органа? И если уж на то пошло, как стволовые клетки создают нового человека? И насколько далеко мы можем продвинуться по пути, который открывают перед нами такие исследования?

На эти вопросы сейчас усиленно пытаются ответить многие из работающих в сфере биоинженерии — области, которая сегодня развивается очень стремительно. Среди таких исследователей — Гордана Вуньяк-Новакович, специалист сербского происхождения, действующая сейчас на переднем крае изучения процессов, с помощью которых организм выстраивает, лечит и регенерирует себя.

В 80-е годы, примерно в то время, когда Бадилак проводил свои первые опыты на Кремешке, Вуньяк-Новакович, получив Фулбрайтовскую стипендию, приехала из своей родной Сербии в МТИ, чтобы поработать в лаборатории еще одного пионера регенеративной медицины, человека, чье имя позже станет олицетворением области, которую назовут биоинженерией тканей. Речь идет о Роберте Лэнджере.

Эксперименты, которые Вуньяк-Новакович проводила вместе с Лэнджером и сотрудниками его лаборатории, позволили многое понять о естественных лечебных реакциях организма и о некоторых внутренних сигналах, которые управляют этими реакциями. Начав разбираться в этих сигналах, Вуньяк-Новакович и ее коллеги (в том числе и Бадилак) помогают науке ближе подобраться к той цели, которой очень долго не удается достигнуть человечеству: к обретению контроля над регенерацией тканей.

Ученые выясняют не только то, каким образом сзывать стволовые клетки в зону повреждения (как это делал Бадилак), но и как изолировать их и экспериментировать с ними за пределами организма. Специалисты постепенно учатся направлять деятельность этих клеток, обращая их в нужный тип ткани: иными словами, они пытаются контролировать трудноуловимых призраков, которые порождают этих «распухших чудовищ», злокачественные опухоли, состоящие из мешанины волос, зубов и кожи. И в результате эти исследователи производят весьма примечательные продукты — не только мышцы, но и кожу, хрящи, кости.

* * *

Когда я прихожу к Вуньяк-Новакович в ее офис на двенадцатом этаже Клиники Вандербильта Медицинского центра Колумбийского университета (на манхэттенской 168-й улице), она вводит меня в зал-рефрижератор, полный разнообразных пробирок. Затем она достает из шкафчика кусок сердца, выращенный в лаборатории. Зрелище жутковатое: биологическая ткань словно бы бьется сама по себе.

«Стволовые клетки получают указания, как им действовать, руководствуясь составом питательных веществ, которые они получают, интенсивностью электрических импульсов, которые они на себе испытывают, уровнем кислорода, который в них поступает, и движениями, которые они чувствуют, — объясняет Вуньяк-Новакович. — Все эти факторы, в сочетании с физическими параметрами — измерениями — их окружения, показывают стволовым клеткам, в какой части тела они находятся. Нам нужно создать искусственную среду, которая всё это имитирует достаточно адекватно, чтобы в точности “инструктировать” клетки, что им делать».

Ветеринарное прошлое Бадилака отлично подготовило его к тому, чтобы он стал хирургом-экспериментатором, работающим в быстро развивающейся области биоинженерии тканей. В свою очередь, академическая специальность Вуньяк-Новакович очень помогла ей занять ведущее место в изысканиях на еще одном передовом рубеже науки: в сфере создания этих искусственных сред и отыскания способов контролировать их.

Когда в начале 80-х Вуньяк-Новакович работала в Белградском университете над своей диссертацией по химической инженерии, ей и в голову не приходило, что в дальнейшем она может заняться выращиванием частей тела. Тогда ей хотелось понять силы и движения, возникающие при взаимодействии в жидкости газовых пузырьков и крошечных твердых частиц. В ходе этих исследований требовалось применять математическое моделирование и проводить эксперименты в автоклавах. Было вполне очевидно, что результаты этих изысканий можно применить в отраслях, где важную роль играют процессы брожения: например, в пищевой промышленности, а также в производстве пенициллина и других антибиотиков. Для этих опытов исследовательнице пришлось конструировать реакторы-автоклавы, где природные химические процессы можно было бы аккуратно воспроизводить и тщательно контролировать.

Молодую сотрудницу Белградского университета вскоре буквально зачаровали химические взаимодействия, идущие между молекулами в живых организмах. Этот интерес пробудился в ней как нельзя кстати. В 1986 г., во время своей работы в МТИ по фулбрайтовской стипендии, она привлекла внимание Лэнджера. Тот пытался разработать метод эффективной детоксикации крови больных и искал кого-нибудь, кто сумеет создать новые устройства для избирательного отделения лекарственных веществ от крови.

После того как Вуньяк-Новакович вернулась в Белград, она каждые два года снова прилетала в Бостон, а в промежутках постоянно поддерживала контакт с Лэнджером и его коллегами. В 1991 г., во время одного из ее визитов, межэтническая напряженность на ее родине переросла в гражданскую войну. «Мне стало ясно, что лучше уехать из Югославии», — говорит Вуньяк-Новакович. В конце концов ситуация на Балканах настолько обострилась, что в 1993 г. коллеги по МТИ, обеспокоенные судьбой исследовательницы, узнав, что срок действия ее визы вот-вот истечет, сумели добиться предоставления ей постоянной должности, которая позволила Вуньяк-Новакович остаться в США вместе с мужем и маленьким сыном.

Примерно в то же время Лэнджер объявил, что получил грант на нечто под названием «биоинженерия тканей», и осведомился, не желает ли она подключиться к этому проекту.

Лэнджер стоял на пороге создания одной из важнейших лабораторных методик в этой сфере. Вклад Бадилака в эти работы во многом сводился к исследованию сигнальных агентов, а одно из главных достижений Лэнджера в данной области состояло в том, что он сумел продемонстрировать: форма, архитектура и характер разложения материалов, встраиваемых в зону повреждения, также могут играть ключевую роль в процессах регенерации. Он сконструировал трехмерные подложки, своего рода каркас, который можно было засеять клетками-регенераторами, а затем поместить в тело человека без всякого вреда для него. Подложки направляли развитие появляющейся ткани, а синтетические материалы такого каркаса при этом постепенно разлагались в ходе биохимических процессов.