История разработки искусственных органов насчитывает несколько десятилетий. В 1925 году С. Брюхоненко и С. Чечулин (СССР) сконструировали первый стационарный аппарат прообраз искусственного сердца. Спустя одиннадцать лет Брюхоненко разработал первый в мире оксигенатор, способный заменить функцию легких. В 1937 году В. Демихов (СССР) кустарным способом изготовил первый экспериментальный образец имплантируемого сердца и испытал его на собаке. Собака прожила полтора часа.

Первый аппарат гемодиализа - искусственную почку создал в 1943 году голландский ученый и медик В. Кольфф, через год он использовал его в медицинской практике, в течение одиннадцати часов поддерживая жизнь пациентке с крайней степенью почечной недостаточности.

В 1953 году кардиохирург Дж. Гиббон (США) при операции на человеческом сердце впервые успешно применил искусственные стационарные сердце и легкие (cardiopulmonary bypass). Начиная с этого времени, стационарные аппараты искусственного кровообращения стали неотъемлемой частью кардиохирургии.

Идея имплантации искусственного сердца для поддержания жизни реципиента на период поиска подходящего донора была реализована в 1969 году, когда американский хирург Д. Кули провел имплантацию искусственного сердца больному, которого после резекции обширной аневризмы левого желудочка не удавалось отключить от аппарата искусственного кровообращения. Через шестьдесят четыре часа работы искусственное сердце было заменено на донорское, однако еще тридцать шесть часов спустя больной погиб от пневмонии. Это был первый случай двухэтапной операции трансплантации сердца, которая сегодня распространена очень широко.

2 декабря 1982 году в американском Солт-Лейк-Сити 38-летний хирург Уильям де Вриз удалил изношенное сердце у 61-летнего зубного врача Барни Кларка и полностью заменил его искусственным, с внешним приводом. Кларк прожил после операции почти сто двенадцать дней.

Всего де Вриз выполнил шесть операций по имплантации искусственного сердца с внешним приводом больным в терминальной стадии сердечной недостаточности, выживаемость была доведена до шестисот трех суток.

В 1990-е годы произошло резкое улучшение технических характеристик искусственных органов и частей тела. В частности, время жизни пациентов на почечном диализе стало практически неограниченным. Выросла и продолжительность жизни пациентов с искусственным сердцем (в основном, с желудочком сердца).

Регенеративная медицина: новейшая история

Список заменяемых органов и тканей, созданных при помощи технологий регенеративной медицины.

Что уже сделано в клинике хотя бы один раз по состоянию на 2014 год:

- мочевой пузырь,

- уретра,

- трахея,

- гортань,

- кожа,

- хрящ,

- роговица глаза,

- сосуды,

- слезные протоки,

- вагина.

Органы, части органов, ткани, работы по созданию которых ведутся в лабораториях в экспериментах invitro или invivo (на животных):

- пищевод,

- печень,

- почка,

- диафрагма,

- легкие,

- сердце,

- ткань мозга.

Словарик терминов

Торакальная хирургия - хирургия органов грудной клетки.

Трансплантация - пересадка какого-либо органа или ткани, например почки, сердца, печени, лёгкого, костного мозга, стволовых гемопоэтических клеток, волос. Различают следующие виды трансплантации: аутотрансплантация, когда реципиент трансплантата является его донором для самого себя; изогенная трансплантация - донором трансплантата является полностью генетически и иммунологически идентичный реципиенту однояйцевый близнец реципиента; аллотрансплантация - донором трансплантата является генетически и иммунологически отличающийся человеческий организм; ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация - трансплантация органов от животного другого биологического вида.

Регенеративная медицина (РМ) - раздел медицины, изучающий возможности лечения пациентов с использованием биотехнологических методов восстановления поврежденных патологическим процессом тканей или органов с помощью активации стволовых клеток или клеточной и тканевой трансплантации. Регенеративная медицина формируется на стыке биологии, медицины и технических наук. Некоторые исследователи считают, что в последние годы регенеративная медицина представляет собой самостоятельную бурно развивающуюся дисциплину. РМ условно подразделяется на несколько направлений, предполагающих использование различных методов: тканевую инженерию, клеточную терапию, цитокиновую терапию, терапевтическое клонирование и др.

Тканевая инженерия - раздел РМ, основным лечебным воздействием которого является создание и доставка (трансплантация) биоискусственных конструкций, созданных из естественных (природных) или синтетических опорных структур (скаффолд, каркас) и живых клеток, а также регуляторных молекул (факторы роста, цитокины). Тканеинженерные изделия после трансплантации выполняют функцию биологических протезов, в идеальном случае полностью интегрируются с тканями организма и выполняют роль того органа, функции которого призваны заместить.

Клеточная терапия (КТ) - комплекс терапевтических подходов, основанных на трансплантации клеток в больной организм с целью его лечения. Чаще всего в контексте клеточной терапии речь идет о системной трансплантации. Принципиальными этапами КТ являются: выделение необходимых, в том числе стволовых, клеток из ткани, манипуляции с ними вне организма в искусственной среде (очистка, фракционирование, культивирование, генетическая модификация и др.) и их введение в организм реципиента (аллогенная трансплантация), которым может быть сам донор (аутотрансплантация). Несмотря на то что трансплантация клеток имеет более чем столетнюю историю, её современный научно-клинический этап насчитывает только несколько десятилетий. Она успешно применяется при лечении наследственных заболеваний, гемобластозов - наследственных заболеваний кроветворения, аутоиммунных болезней, при лечении некоторых опухолевых злокачественных заболеваний.

Стволовая клетка - недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у растительных и животных организмов. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей. В современной медицине некоторые виды стволовых клеток трансплантируют - пересаживают в лечебных целях. Например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток производится для восстановления кроветворения при лечении злокачественных заболеваний кроветворения.

Репродуктивное клонирование - создание генетически идентичных организмов путем пересадки ядер взрослых клеток организма (соматические клетки) в овоцит (яйцеклетку) с удаленным ядром. В результате такой процедуры возможно появление на свет организма, генетически тождественного организму - донору ядра соматической клетки.

Терапевтическое клонирование - по начальным этапам соответствует репродуктивному клонированию, однако развитие эмбриона в этом случае прерывают на стадии бластоцисты (ранний этап эмбриогенеза) и выделяют из него эмбриональные стволовые клетки. Цель данной процедуры - получение стволовых клеток, генетически совместимых с донорским организмом. Например, из ДНК больного болезнью Паркинсона можно получить эмбриональные стволовые клетки, которые можно использовать для его лечения, при этом они не будут отторгаться иммунной системой больного.

Каркас (скаффолд) биологический - конструкция, полученная при помощи децеллюляризации нативного (природного) органа путем обработки его ферментами - коллагеназами и мягкими детергентами для полного удаления клеток и максимального предохранения микроструктуры и целостности натурального матрикса с целью сохранить его свойства, от которых зависит успех последующей клеточной реколонизации. При этом внутри каркаса органов может сохраняться каркас кровеносных сосудов.