Сердечно-сосудистые заболевания недаром сохраняют печальную известность как основная причина смерти: человеческий организм почти на четверть состоит из сосудов, любые сбои в их работе ведут к серьезным патологиям. Медицина, к счастью, не стоит на месте: коронарное шунтирование и другие операции на сосудах стали повседневными в российских клиниках. Но есть проблемы, с которыми мировая наука пока не может справиться. Давно используемые синтетические протезы хорошо себя зарекомендовали при замене сосудов среднего и крупного диаметра, но они не годятся для сосудов диаметром менее 3 миллиметров, где ток крови медленнее и велик риск образования тромбов. Надежда на прорыв появилась несколько лет назад — в кемеровском Научно-исследовательском институте комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (НИИ КПССЗ) ведут разработку не имеющих аналогов в мире биодеградируемых протезов для тонких сосудов. На вопросы «Поиска» отвечает руководитель разработки, заведующая лабораторией клеточных технологий НИИ КПССЗ, доктор медицинских наук Лариса АНТОНОВА.
— Лариса Валерьевна, насколько я знаю, у научно-исследовательских работ над сосудистыми протезами достаточно длинная история.
— Производство протезов для нужд сердечно-сосудистой хирургии в Кузбасском кардиологическом центре началось еще в 1970-х годах, когда были разработаны протезы клапанов сердца из тканей животных. Впоследствии при НИИ открыли предприятие «НеоКор» для производства таких протезов. Новый толчок нашим исследованиям дало развитие в 2000-е годы тканевой инженерии. Появилась возможность создавать изделия с «запрограммированным» адаптивным ростом, когда встроенный в организм протез с течением времени становится собственным органом. Биодеградируемые материалы позволяют осуществить эту смелую затею. Сосудистые протезы состоят из полимеров, обладающих высокой биосовместимостью, организм не реагирует на их наличие. Более того, такой протез будет привлекателен для клеток сосудистой системы, которые со временем его полностью заменят, «построив» здоровый новый сосуд. Это позволяет пациенту надеяться, что операция будет сделана всего лишь раз, а затем восстановится структура собственного органа.
Так родилась идея, и в 2009 году мы приступили к поиску подходящих полимеров. Учитывали, что основная часть наших будущих пациентов — немолодые люди, возможности их организма к репарации сосудов достаточно ограничены. Нужно мягко и деликатно стимулировать рост собственных клеток, добавляя в состав протезов специальные биологически активные компоненты. И через пять лет после имплантации на месте рассосавшегося протеза вырастет новый здоровый сосуд.
Наша идея реализовывалась при достаточно мощной поддержке государства — мы три раза подряд, начиная с 2014 года, выигрывали гранты РНФ на общую сумму в 100 миллионов рублей. Это позволило очень быстро провести предварительные научные исследования и выйти на доклинические испытания. Сейчас продолжаем испытания протезов на крупной животной модели — овцах. Чтобы биоразлагаемый каркас протеза обрастал собственными клетками организма, он должен быть пористым. Но пористость каркаса может стать причиной образования тромбов. Именно испытания на овцах позволили выявить дополнительные риски несостоятельности нашего изделия, которые мы сейчас устраняем. Такие эксперименты долгосрочны: мы должны дождаться полной биорезорбции протеза. Поэтому цикл испытаний на крупных животных длится до 18 месяцев. Очень надеемся, что через пару лет сможем предложить к использованию медицинское изделие, не имеющее аналогов на рынке.
— Расскажите, пожалуйста, о методах и подходах к созданию столь утонченных протезов. Наверное, требуется и специальное оборудование?
— Один из самых популярных методов изготовления высокопористых каркасов, причем не только для сердечно-сосудистой хирургии, — электроспиннинг (способ получения полимерных волокон под действием электростатических сил). Метод позволяет не только создавать высокопористую конструкцию, чтобы клетки, мигрирующие внутрь протеза, хорошо себя чувствовали, но и вводить в состав каркаса биологически активные компоненты, стимулирующие формирование новой сосудистой ткани. Затем мы модифицируем поверхность высокопористого сосудистого протеза с целью предупреждения тромбообразования и инфицирования — двух наиболее частых причин несостоятельности протезов после их имплантации в сосудистое русло. Здесь на помощь приходит научная кооперация с новосибирскими коллегами из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Института ядерной физики СО РАН.
Приобрести научное оборудование во многом помогли гранты Российского научного фонда. Например, закуплен конфокальный микроскоп. Прибор позволяет детально изучать клеточную наполненность протезов после их имплантации крупным лабораторным животным. Благодаря специфическим флуоресцентным меткам мы понимаем, с какой клеткой имеем дело, и относится ли она к отряду клеток, из которых в норме состоит естественный сосуд.
— Подобные сложнейшие разработки обычно ведут междисциплинарные коллективы.
— Усилиями руководства и особенно генератора идеи академика РАН Л.С.Барбараша в институте создан отдел экспериментальной медицины. В нашей команде есть химики, медицинские кибернетики, математики, биологи. Более того, в свободное от работы время, по выходным, с нами сотрудничает квалифицированная медицинская бригада. Операции по имплантации лабораторным животным сосудистых протезов и сердечных клапанов проводят лучшие кемеровские нейрохирурги, кардиохирурги, анестезиологи. Мы обсуждаем результаты хирургического вмешательства и можем, как говорится, у койки «больного» животного сделать какие-то выводы о необходимости модернизации изделий. Своего вивария у нас, к сожалению, нет. Есть только помещение для временного содержания прооперированных животных. Однако существует договоренность и с животноводческими хозяйствами, и с крупными ветеринарными клиниками по уходу за нашими «пациентами» и постоянному мониторингу их состояния.
Важна преемственность, поэтому кадры мы растим даже не со студенческой, а со школьной скамьи. Это обусловлено сложностью знаний и навыков, необходимых для работ подобного интеллектуального и технологического уровней. Интересующиеся наукой старшеклассники участвуют в разработках, что позволяет им не только влюбиться в свою будущую профессию, но и достойно представить себя и нас на масштабных всероссийских конкурсах. В этом году двое таких ребят стали победителями регионального этапа Всероссийского конкурса «Большие вызовы».
Борьба с сердечно-сосудистыми заболеваниями выделена в отдельный федеральный проект в рамках нацпроекта «Здравоохранение». Только в России ежегодно требуются 80 тысяч протезов для малых сосудов. И если кемеровским медикам удастся вывести на рынок свое уникальное изделие, тысячи людей получат шанс на новое качество жизни.
Беседовала Ольга КОЛЕСОВА
Фото предоставлено НИИ КПССЗ
Нет комментариев