Сердце атомной науки
Неиссякаемые источники чистой энергии, сердца на атомных батарейках, лекарства от неизлечимых болезней, материалы, которые не встречаются в природе, – рассказываем, каким станет будущее благодаря ядерным технологиям
Создать биоинженерное сердце
Ежегодно врачи во всем мире пересаживают несколько тысяч сердец, но это лишь малая часть от необходимого. Для пересадки нужен донор со здоровым сердцем, подходящий пациенту по множеству показателей. Кроме того, после смерти донора орган можно хранить лишь считанные часы. Но даже успешная операция не означает, что трудности позади. Чтобы не произошло отторжения, человек вынужден принимать иммуноподавляющие препараты, иногда – всю жизнь.
Все эти проблемы можно решить, если научиться делать биоинженерные сердца. Когда технологию отработают, можно будет забыть о «лотерее» с поиском донора и о гонке со временем после того, как он найден.
Незаменимый инструмент для этой работы – биофабрикатор, создающий живые ткани из клеток. В России такие установки разрабатывает «Росатом». Биофабрикаторы (биопринтеры) помогают точно размещать клетки и биоматериалы в 3D-пространстве, формируя каркасы и живые структуры, которые после имплантации способны замещать поврежденные ткани и органы.
Как избежать иммунного отторжения биоинженерного органа? В АО «НИИТФА» (входит в Научный дивизион «Росатома») выбрали практичное решение: низкоиммуногенные универсальные клетки. Ученые «включают» и «выключают» в клетках определенные гены, существенно снижая риск иммунного отторжения. Ткани и органы из таких клеток можно будет пересаживать разным пациентам.
Создание сердца – сложная задача, и ученые продвигаются к ее решению постепенно. В «Росатоме» начали с создания эквивалентов кровеносных сосудов. Лабораторный кролик, которому имплантировали в бедренную артерию такой тканеинженерный эквивалент сосуда, уже 1,5 года чувствует себя хорошо.
Затем ученые приступили к созданию лабораторного образца аортального клапана. Это не просто тренировочная задача. Около 1% детей рождается с врожденными пороками сердца, и немалая часть этих заболеваний – пороки клапанов.
Отдельная задача при создании искусственного сердца – управление его ритмом. Практичнее всего снабдить биоинженерный орган электронным узлом, напоминающим кардиостимулятор. В перспективе подобные устройства могут использовать радиоизотопные источники питания. Это безопасно: радионуклид распадается в герметичном контейнере, обеспечивающем необходимую радиационную защиту. Опыт специалистов «Росатома» незаменим при создании таких устройств.
Радиация для спасения жизни
Радиоактивные вещества составляют основу быстро развивающегося направления – ядерной медицины. Изотопы, которые спасают жизни, получают в ядерных реакторах, на ускорителях электронов и циклотронах. Они широко используются для высокоточной диагностики и лечения онкологических заболеваний, обнаружения неврологических, ревматологических, кардиологических и эндокринных патологий. Главная терапевтическая «суперспособность» радионуклидов заключается в их «умении» уничтожать опухолевые клетки, минимизируя воздействие на здоровые ткани. А в процессе диагностики такой препарат может накапливаться в определенных органах или тканях, «подсвечивая» поврежденную область. Дозы облучения при этом невелики и безопасны для пациента.
Всего в России производится 145 радиоактивных изотопов 85 химических элементов, и большинство из них – в «Росатоме».
«Росатом» сегодня практически полностью обеспечивает изотопной продукцией российское здравоохранение и экспортирует радионуклиды более чем в 50 стран. Ежегодно в мире с помощью продукции «Росатома» проводится 2,5 млн диагностических и терапевтических процедур.