Выращивать ткани и органы в биореакторе — дело трудоемкое, но последние достижения в области трехмерной печати открывают перед исследователями заманчивую перспективу быстро производить новые сердца на заказ. Суть работы трехмерного принтера заключается в том, что он разбивает объемный предмет на набор двухмерных «срезов», которые накладываются один поверх другого. Этой технологией уже пользовались инженеры для производства сложных деталей из металла и пластика, и вот теперь ее начали применять для выращивания тканей в лабораторных условиях. Этот процесс чем-то напоминает изготовление трехмерной цветной фотографии, и в итоге получается точная копия оригинала. Так, чтобы напечатать аортальный клапан, ученые из Корнелльского университета взяли свиной клапан и на компьютерном томографе высокого разрешения сделали его рентгеновский снимок. Это позволило им получить точную схему всех внутренних структур, и теперь ее можно было использовать в качестве шаблона. Основываясь на полученных в результате сканирования данных, принтер выделяет тоненькие струйки гидрогеля — полимера, впитывающего воду и напоминающего по своим свойствам живую ткань. И так, слой за слоем, создается копия свиного клапана. Получившийся каркас затем засеивается живыми клетками и отправляется в биореактор.
Продолжая развивать эту технологию, Адам Фейнберг — ученый-материаловед из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге — недавно изготовил таким образом первое трехмерное сердце, в точности повторяющее анатомическое строение настоящего органа. Он использовал для этого сердце куриного эмбриона — подобный выбор объяснялся тем, что из-за сложного внутреннего строения воссоздать орган было особенно сложно. Крошечное куриное сердце диаметром всего два с половиной миллиметра было тщательно отсканировано под микроскопом. В результате получился цифровой шаблон для принтера, который запрограммировали так, чтобы напечатать копию в масштабе десять к одному. Получившийся макет был изготовлен из гидрогеля и не содержал живой ткани, однако он невероятно точно отражал сходство с настоящим сердцем. С тех пор Фейнберг использовал для трехмерной печати сердца различные натуральные белки, такие как фибрин и коллаген. Теперь его исследовательская группа намеревается включить в выделяемый трехмерным принтером гидрогель живые клетки сердца, чтобы оно могло сразу печатать живую ткань, создавая жизнеспособный орган. Для многих ученых, работающих в данной области, создание полноценного сердца из искусственно созданной ткани является конечной целью, однако даже они признают, что им до нее еще очень и очень далеко. Когда я спросил одного из них, видит ли он в таком органе реальную альтернативу трансплантации, то в ответ он рассмеялся и сказал, что на совершенствование технологии уйдет еще лет 40.
Таким образом, будущее кардиохирургии можно представить по-разному. Возможно, через пару десятков лет мы будем разводить генномодифицированных свиней на огромных стерильных фермах и пересаживать их сердца больным людям. Или будем печатать новые органы на заказ на трехмерных принтерах на специальных заводах, отправляя их затем с помощью дронов туда, где в них нуждаются. Либо же нас ждет какой-то неожиданный прорыв в энергетических технологиях, который сделает возможным разработку полностью имплантируемого постоянного механического сердца. Можно допустить и более прозаичное развитие событий — совершенствование медикаментозной терапии и профилактического ухода до такого уровня, что радикальные вмешательства станут практически не нужны. Некоторые из врачей все еще помнят палаты, до отказа забитые пациентами с полиомиелитом, туберкулезом и скарлатиной, — возможно, сердечно-сосудистые заболевания постигнет та же участь, что и эти болезни, которые теперь практически полностью искоренены на Западе.
Многие из кардиохирургов не торопятся предсказывать, какой именно из этих сценариев воплотится в жизнь с наибольшей вероятностью. Возможно, они поняли, что долгосрочные прогнозы получаются у них не очень-то хорошо. В 1910 году Гарри Шерман, один из первых хирургов, наложивших швы на бьющееся сердце, выступил с речью на собрании Медицинского общества штата Калифорния. Он сказал своим коллегам: «Я не представляю себе, как хирургия может помочь в борьбе с большинством заболеваний сердца. Слишком большое сердце нельзя уменьшить до нужного размера, равно как нельзя изготовить новую сердечную мышцу». Если считать, что его прогноз был чересчур пессимистичным, то в опубликованном в 2004 году докладе Всемирной организации здравоохранения можно обнаружить другую крайность — довольно странное и маловероятное предсказание, что к 2020 году «нанохирурги» (микроскопические роботы) будут ползать по артериям, соскабливая жировые отложения и ликвидируя легкие повреждения.
Что бы ни ждало нас в будущем, имеет смысл задуматься о том, как многого удалось добиться за столь небольшое время. Выступая на конференции в 1902 году, через шесть лет после того, как Людвиг Рен провел первую в истории операцию на сердце, Гарри Шерман заметил: «Дорога к сердцу занимает лишь два-три сантиметра по прямой, однако, чтобы преодолеть этот путь, хирургии понадобилось 2400 лет». Нам сложно представить, какая невероятная смелость и проницательность были нужны, чтобы преодолеть складывавшиеся столетиями культурные и медицинские предрассудки. Даже после того как был сделан первый шаг, потребовалось еще пятьдесят лет, прежде чем хирурги смогли добиться настоящего прогресса. Затем за три головокружительных десятилетия они научились вскрывать сердце, восстанавливать и даже менять его. В большинстве областей эра подобных фундаментальных открытий наступает лишь однажды — если вообще наступает, — и маловероятно, что кардиохирургам когда-либо снова удастся завладеть вниманием всего мира, как это сделал Кристиан Барнард и его коллеги в 1967-м. Вместе с тем история кардиохирургии полна открытий и прорывов, которых никто не ожидал, и пока есть талантливые хирурги с богатым воображением, решительно настроенные помочь своим пациентам, всегда остается шанс, что они продолжат удивлять нас и дальше.
Благодарности
В первую очередь благодарности заслуживают Королевское литературное сообщество и благотворительный фонд Джервуда, чья награда за достижения в области документальной прозы в значительной мере способствовала написанию этой книги, позволив мне заниматься более углубленным изучением вопроса, не переживая при этом, смогу ли я закончить работу.
Я бы никогда не смог написать эту книгу без великодушной помощи бесчисленного количества хирургов, кардиологов, врачей, исследователей и многих других специалистов. Они приглашали меня в свои операционные, жертвовали обеденным перерывом, чтобы со мной поговорить, рекомендовали полезные материалы и давали советы, а также одалживали книги и журналы со статьями. Особую благодарность мне хотелось бы выразить следующим людям и организациям, которые, так или иначе, сделали все возможное, чтобы мне помочь: Джианни Ангелини, Ник Чешир, Хоратио Клэр, Дэвид Купер, Мартин Эллиот, сэр Теренс Инглиш, Тони Гершлик, Эндрю Грас, Марьян Джахангири, Стивен Лардж, Марк де Леваль, Дюнкан Макрэ, Гавин Мерфи, Трастовый фонд НСЗ больницы Папворт, Джон Пеппер, Бернард Прендергаст, Саймон Редвуд, Бенни Руссо, Трастовый фонд НСЗ больницы Royal Brompton & Harefeld, Бабулал Сетья, Ульрих Сигварт, Андре Саймон, Санджай Синха, Дэвид Таггарт, Анжела и Джей Вандерверкен, Фрэнсис Уэлс и Стивен Уэстаби.
Я также в неоплатном долгу перед персоналом библиотеки Wellcome Library, которая последние два года была моим «офисом», перед Национальной медицинской библиотекой и Oregon Health and Science University Historical Collectionsand Archives за их помощь в поиске ряда редких, неуловимых документов.
Спасибо также моему литературному агенту Патрику Уолшу за его энтузиазм и ценные советы, Стюарту Уильямсу и Анне-Софии Уотс из издательства The Bodley Head, чьи редакционные предложения значительно повлияли на финальный вид текста. Спасибо моей семье за советы и несравненный грамматический педантизм и, наконец, моей супруге Дженни за ее всестороннюю поддержку и терпимость к моим нескончаемым медицинским вопросам (и еще более скучным историям про хирургов).