Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №8 за 2003 год

10.56 Работы остановлены. Подготовлена камера для проведения видеосъемки в отсеке.

11.18 Водолазы от аварийно-спасательного люка подводной лодки убраны. Возле люка находятся два необитаемых аппарата. Один (без возможного движения) транслирует видеоизображение. Другой (с возможностью движения) работает с помощью манипуляторов.

Норвежским судном произведен замер уровня радиации – 0 рентген.

12.52 Доклад с «Морского Орла»: «Открыта нижняя крышка люка подводной лодки. Началось интенсивное выделение воздуха из 9-го отсека». Выходящий воздух был страшным ответом на мучивший всех вопрос: есть ли в 9-м отсеке еще живые люди?

12.58 Установлено юридически точное время вскрытия аварийно-спасательного люка К-141: верхняя крышка люка – 07.36, нижняя – 12.25. Сильное газовыделение закончилось в 13.40. Анализ оставшегося в 9-м отсеке воздуха показал, что содержание в нем кислорода не превышало 7—8%. Как известно, человек теряет сознание и погибает, когда содержание кислорода уменьшается до 15—17%. Скорее всего, эти 7—8% процентов были остатком после интенсивного горения, о чем свидетельствовала и сильно поплавленная пластмассовая схема, висящая в кормовом отсеке как раз под аварийно-спасательным люком. Именно тогда стало ясно, что даже если бы люк не был деформирован от взрыва и спасателям удалось бы присосаться к комингс-площадке, никого спасти они все равно уже не смогли.

22 августа, вторник

00.18 Приказ командующего Северным флотом: «В связи с гибелью атомной подводной лодки „Курск“ 22 августа 2000 года на всех кораблях Северного флота флаги с 08.00 приспустить. Закончить спасательные работы».

14.00 Специалисты Северного флота сняты с «Морского Орла».

17.38 Командующим Северным флотом принято решение о возвращении кораблей и судов, участвовавших в спасательной операции, в свои базы.

Владимир Шигин, капитан 1-го ранга

Медпрактикум: Ребро Адама

Все мы знаем о том, что и огромный кит, и маленькая мышка в начале свой жизни состояли всего из одной-единственной клетки. Делясь, эта клеточка постепенно превращалась в большой и сложный организм, состоящий из самых разнообразных органов. Люди давно мечтают вырастить гомункула в пробирке и, похоже, уже вплотную подошли к решению этой задачи. Сегодня биологи, взяв совсем немного настоящих живых клеточек человека, могут построить не только полнофункциональный кожный покров, но и воссоздать кусочек печени или сердца.

Принято считать, что работы в области тканевой инженерии ведут свой отсчет от пионерских исследований профессора Ховарда Грина (Harvard Medical School), который в 1975 году предложил оригинальный способ культивирования и размножения клеток кожи человека в пробирке, или, как принято говорить, in vitro. Грин сумел получить многослойные пласты клеток, которые по своему строению были близки к нормальной человеческой коже, точнее, к ее верхнему слою, эпидермису.

В ходе первых экспериментов ученым удавалось получать из 1 клетки-прародительницы всего 10 дочерних, но уже через несколько лет это число возросло до 10 тысяч. Иначе говоря, из 1 см2 донорской кожи можно было получить 1м2 кожного покрова.

В 1981 году появилось описание двух успешных экспериментов по применению клеточных пластов, которые были получены в лабораторных условиях для восстановления кожи после обширных поверхностных ожогов (40—60% от общей поверхности кожи). В качестве исходного клеточного материала использовались клетки кожи самих пациентов, то есть аутологичные клетки. В настоящее время проводятся и работы в области тканевой инженерии на аллогенных, то есть донорских, клетках.

В 2000 году авторитетный американский журнал «Тайм» опубликовал список наиболее перспективных профессий наступающего десятилетия. Верхнюю строку в этом рейтинге заняла тканевая инженерия. Во многих университетах США и Западной Европы один за другим открываются центры тканевой инженерии. Обычно студенты, получая степень бакалавра на «традиционных» факультетах, завершают образование степенью магистра или доктора, специализируясь в области тканевой инженерии. Сходная система обучения работает и в нашей стране, в Пущинском государственном университете. Там ведется подготовка магистров в области тканевой инженерии, а принимают на обучение бакалавров, имеющих специальность биофизика.

Клеточные пласты (как монослойные, так и многослойные) характерны для тканей, называемых эпителиальными. Другой важный тип тканей – мезенхимальный – специфичен тем, что клетки в нем распределены в трехмерном внеклеточном матриксе. Одна из основных функций таких тканей – соединительная, связующая части организма между собой. Кожа человека состоит из верхнего защитного слоя – эпидермиса и слоя соединительной ткани – дермы. Для реконструкции соединительной ткани недостаточно только наличия необходимого количества определенного типа клеток – в этом случае нужно воссоздать внеклеточный матрикс.

Первым эту задачу решил профессор биологии Массачусетского технологического института Юджин Белл. Он приготовил раствор основного белка внеклеточного матрикса – коллагена, а затем внес в этот раствор суспензию клеток – фибробластов. И за те несколько минут, пока раствор превращался в гель, внутри него сформировались волокна, вдоль которых и распластались клетки. Самым же удивительным оказалось то, что клетки внутри этого геля могли жить более месяца, при этом кардинально реорганизуя внутреннюю структуру биоматериала. Гель уменьшился в размере в несколько раз и стал более плотным и прочным, причем структура получившегося трехмерного коллагенового геля вполне соответствовала прототипу, поэтому он мог служить аналогом соединительной ткани.

К 1980 году были независимо реконструированы основные компоненты кожи – эпидермис и дерма. А спустя недолгое время нанесением эпидермального пласта на коллагеновый гель с фибробластами in vitro был получен первый полнослойный аналог кожи.

В принципе для каждой ткани характерен совершенно уникальный набор биологических молекул, а также пространственная архитектура, которую образует внеклеточный матрикс. Теоретически можно было предположить, что если воспроизвести основные компоненты и структуру матрикса, то задача регенерации будет решена. На практике же все оказалось гораздо сложнее. Дело в том, что аналог ткани должен быть привнесен на место утраченного органа или ткани, то есть на раневую поверхность. В случае применения коллагенового геля искусственная ткань за несколько часов просто распадается под действием агрессивной раневой среды. И для того чтобы избежать этого процесса, приходится различными методами «усиливать» конструкцию материала, например, сшивать его различными агентами или добавлять синтетические полимеры. В результате получается сложный и многофункциональный материал, свойства которого не остаются неизменными, а видоизменяются по ходу процесса заживления.

В России работы по реконструкции тканей и органов при помощи клеточных культур ведутся с начала 1980-х годов. Первые успешные пересадки клеток кожи были проведены в Ожоговом центре Института хирургии им. Вишневского под руководством академика АМН М.И. Кузина с привлечением сотрудников Московского института медико-биологических проблем и Института биологической физики Академии наук СССР. В дальнейшем в орбиту работ по тканевой инженерии кожи были вовлечены практически все ведущие ожоговые центры России, среди них Военно-медицинская академия (Санкт-Петербург) и Институт им. Склифосовского. Наряду с исследованиями в области клеточных культур велись разработки полимерных материалов – носителей клеток, коллагеновых пленок и гелей. В настоящее время развитие тканевой инженерии в России происходит в рамках программы по стволовым клеткам, в которой участвуют ведущие научные коллективы страны.

Даже если в распоряжении «медицинского инженера» находятся все необходимые компоненты, получение аналога ткани это не гарантирует. Если оперировать строительными терминами, для этого необходимы сначала проект, а потом непосредственно строители. «Строителями» в нашем случае являются сами клетки. Именно они, взаимодействуя между собой и перестраивая внеклеточное вещество, создают ткань. Причем создают, согласно своим клеточным программам. В большинстве случаев «проектировщик» лишь задает начальные и граничные условия формирования ткани, запуская процесс самоорганизации. Например, для того чтобы методами тканевой инженерии создать стенку кровеносного сосуда, приходится имитировать условия, характерные для кровеносного русла, – организовывать проток питательной среды, вызывать циклические механические возмущения (пульсовую волну) и тому подобное. Только в этих условиях клетки сосудов, размножаясь, могут сформировать необходимые аналоги. Анализ процессов реконструкции кожи позволил сформулировать основные законы тканевой инженерии и перейти к регенерации других органов in vitro. Одним из главных условий получения аналога ткани является наличие подходящего клеточного материала. Причем клетка должна обладать совершенно определенными функциональными характеристиками. Например, клетки верхнего слоя кожи для выполнения защитной функции должны синтезировать большое количество белка – кератина, а клетки сердечной мышцы – обладать способностью к сокращению.