Роботизированное сердце вместо донорского

Потребность в донорских сердцах может исчезнуть к 2028 году. Над этим усердно работает международная группа ученых из Великобритании и Нидерландов. Они разрабатывают роботизированное сердце, которое, как и настоящее, может перекачивать кровь по кровеносным сосудам и при этом является мягким и гибким. Первая рабочая модель для пересадки животным должна быть готова в течение следующих трех лет, а людям – в случае успеха – к 2028 году.

Перспективность устройства позволила ему стать одним из четырех проектов, которые попали в перечень финалистов научной премии The Big Beat Challenge в размере 30 миллионов фунтов стерлингов, учрежденной Британским фондом по борьбе с сердечными болезнями. Цель проекта – революционизировать профилактику, диагностику и лечение сердечно-сосудистых заболеваний, финансируя разработку соответствующих технологий. Другие проекты, попавшие в шорт-лист премии, включают генную терапию пороков сердца, вакцину против болезней сердца и нательные технологии для раннего выявления сердечных приступов и инсультов.

Назревшая необходимость

Только в Великобритании около семи миллионов человек страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями, из которых более 150 тысяч ежегодно умирают. Каждый год в стране проводится порядка двухсот операций по трансплантации сердца, тем не менее, около 20 человек за этот же период погибают, так и не дождавшись донорского органа.

В других, менее развитых странах ситуация намного критичнее: там, не дождавшись спасительного вмешательства, умирают более 80% пациентов, нуждающихся в пересадке сердца. Основная причина кроется в нехватке донорских органов, ведь для трансплантации подойдет не любое сердце, а только то, которое подходит реципиенту по целому ряду показателей.

Особенно непростая ситуация, если пациент, требующий пересадки, – ребенок, родившийся с тяжелым пороком сердца. Ведь в этом случае донором может выступить только другой ребенок, который должен умереть. И даже при условии успешной трансплантации, придется принимать сильные иммуноподавляющие препараты, и часто делать это нужно будет на протяжении всей жизни, чтобы иммунная система не отторгла чужой орган. Это, в свою очередь, сопровождается высоким риском инфекций и других осложнений. Изменить ситуацию может роботизированное сердце.

Концепция

«Идея пришла ко мне, когда я увидела изображение мягких, но при этом гибких и упругих рук роботизированной морской звезды, которая двигалась так же плавно, как и настоящая морская звезда, – рассказывает ведущий исследователь команды Иоланда Клюни. – Это был момент озарения. Внезапно я увидела огромный потенциал в объединении преимуществ биологии с возможностями мягкой робототехники для создания гибридного сердца, первого в своем роде решения для пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности. Мягкие роботизированные искусственные сердечные мышцы точно имитируют человеческое сердце, поэтому гибридное сердце бьется, как настоящее. К тому же, его поверхность выстлана собственными клетками пациента, что предотвращает тромбообразование, инфекции и иммунную реакцию. Передача энергии происходит беспроводным путем, так что пациент чувствует себя полностью свободным».

Гибридное сердце

Устройство, названное гибридным сердцем, состоит из нескольких слоев. Синтетический слой мягких искусственных мышц, достаточно прочный и гибкий, чтобы сокращаться и расширяться, подобно живой сердечной мышце. Глубокий слой, который способен захватывать определенные клетки, чтобы затем медленно наращивать ткани для собственного покрытия. И, наконец, внешний сетеобразный каркасный слой, покрытый собственными клетками пациента, чтобы снизить риск иммунного отторжения роботизированного сердца.

Внешняя батарея размещается в куртке или пиджаке, но у пациента также есть дополнительный маленький аккумулятор, который может поддерживать работу сердца в течение короткого запланированного периода, если он принимает душ или плавает, оставляя одежду в стороне на час или два. Гибридное сердце запатентовано в трех разных моделях: одна из силикона, а две другие из мягких, но неэластичных материалов.

Еще один вариант решения проблемы нехватки донорских сердец – довольно радикальный – состоит в том, чтобы создать живое функционирующее сердце из клеток пациента. По словам Клюни, даже если это когда-нибудь и произойдет, на это понадобятся десятилетия.

Предыдущая попытка создать искусственное сердце из полиуретана и сердечных клеток быка была предпринята во Франции в 2014 году. 76-летний мужчина, которому его пересадили, скончался вскоре после операции. Гибридное сердце использует более прочный, но при этом очень гибкий материал, что позволяет ему имитировать естественные движения сердца и обеспечивает способность качать кровь.

«Несмотря на кажущуюся радикальность нашей идеи, она все же не является научной фантастикой, – говорит Иоланда Клюни. – Гибридное сердце может стать тем самым решением, в котором так нуждаются люди с сердечной недостаточностью». Команда уже получила 50 000 фунтов стерлингов для финансирования предварительной разработки своих устройств в течение следующих шести месяцев.

«Сердечно-сосудистые заболевания остаются главной причиной смерти во всем мире, – отмечает сэр Нилеш Самани из Британского фонда по борьбе с сердечными болезнями, комментируя проект Big Beat Challenge. – Ежегодно мы делаем небольшие шаги вперед, но нужен гигантский скачок, который будет обеспечен не стандартным подходом. Эта премия – самая крупная инвестиция в передовую науку за 60-летнюю историю фонда».