Устройство размером с банку газировки может помочь выиграть время людям, нуждающимся в пересадке легких.
Люди, нуждающиеся в пересадке легких, могут только ждать и надеяться, что донорский орган появится вовремя. Но слишком часто время уходит.
В связи с острой нехваткой донорских органов в Соединенных Штатах ученые пытаются разработать искусственные органы, которые могли бы стать "мостом" к трансплантации. Одним из таких устройств является BioLung, которое вскоре может быть испытано на людях.
Роберт Бартлетт, доктор медицинских наук, хирург Медицинского центра Мичиганского университета, руководит исследованиями BioLung, а компания Michigan Critical Care Consultants (MC3), расположенная в Анн-Арборе, штат Мичиган, производит это устройство. Бартлетт хорошо известен в этой области: Ему приписывают изобретение нынешнего поколения аппаратов искусственного дыхания.
В течение восьми лет команда из Энн-Арбора при поддержке ученых из других университетов пыталась изобрести устройство, способное сделать то, что не могут сделать современные аппараты: обеспечить 100% потребности пациента в кислороде, используя собственную насосную силу сердца. "Потребовалось восемь лет итераций, чтобы удовлетворить эти требования к конструкции", - говорит Скотт Мерц, президент MC3.
Система, которая сейчас используется в больницах, известна как ЭКМО, или экстракорпоральная мембранная оксигенация. Аппараты ЭКМО берут на себя функции легких и сердца, перекачивая кровь и обменивая углекислый газ на кислород вне организма. Бартлетт говорит, что ЭКМО хорошо помогает пациентам, у которых дыхательная недостаточность возникла из-за инфекций, например, пневмонии, или травмы, например, вдыхания дыма. Им нужно находиться в аппарате лишь короткое время, пока их легкие не заживут достаточно, чтобы начать дышать нормально.
Долгосрочные проблемы
Хотя ЭКМО спасает жизнь на короткое время, для долгосрочного использования она не годится. Многие люди, чьи легкие находятся в таком плохом состоянии, что нуждаются в пересадке - например, страдающие тяжелой эмфиземой, муковисцидозом и легочным фиброзом - не выдерживают ЭКМО достаточно долго, чтобы подобрать им донорский орган.
Чтобы кровь проходила через аппарат и не сворачивалась, пациенты получают препараты, разжижающие кровь. Препарат для разжижения крови может вызвать кровотечение. Если сгустки крови образуются, они могут повредить мозг и другие жизненно важные органы. Более того, Мерц говорит, что механические насосы, используемые в ЭКМО, повреждают красные кровяные тельца - клетки, переносящие кислород.
В BioLung, однако, не используется механический насос, и кровь никогда не покидает тело. Имплантат размером чуть больше банки из-под газировки вживляется в грудную клетку. Собственное сердце пациента перекачивает кровь в устройство, которое заполнено полыми пластиковыми волокнами, перфорированными настолько крошечными отверстиями, что через них могут проходить только молекулы газа. Когда кровь фильтруется через волокна, углекислый газ выходит через отверстия и замещается кислородом из окружающего воздуха. Затем кровь может возвращаться непосредственно к сердцу для перекачки в остальные части тела, или же она может сначала пройти через легкие пациента.
В любом случае есть свои преимущества и недостатки: Направление крови через легкие может помочь отфильтровать сгустки крови, поскольку легкие обладают естественной способностью делать это. Кроме того, приток кислорода к легочной ткани может способствовать ее заживлению. Но это увеличивает нагрузку на сердце, повышая риск развития сердечной недостаточности. Если направлять кровь непосредственно к сердцу, то искусственное легкое и естественные легкие могут участвовать в дыхании совместно. Но это может привести к попаданию тромбов в кровоток.
Биолегкие не предназначены для пожизненной замены больных легких. В лучшем случае исследователи надеются выиграть время для тех, кто ожидает пересадки, и позволить им вести относительно нормальную жизнь в ожидании, а не быть привязанными к тяжелому аппарату жизнеобеспечения.
Клинические испытания
После почти десятилетнего пребывания у чертежной доски "мы рассматриваем то, что считаем окончательными изменениями в конструкции", - говорит Мерц. Клинические испытания могут начаться через один-два года. Национальные институты здравоохранения недавно выделили Бартлетту 4,8 миллиона долларов на продолжение исследований.
Первые исследования на животных были многообещающими. В последнем исследовании исследователь Техасского университета Джозеф Цвишенбергер, доктор медицины, опробовал BioLung на овцах, чьи легкие были сильно обожжены в результате вдыхания дыма. Шесть из восьми овец на аппарате BioLung выжили в течение пяти дней, в то время как только одна из шести овец на внешнем дыхательном аппарате прожила так долго.
Тем временем Бартлетт проверял, как будут проходить будущие испытания на людях. "Мы хотели узнать, что думают центры трансплантации", - говорит он. Поэтому он разослал им опрос.
Тридцать один трансплантационный центр заполнил анкету, и на их долю пришлось 72% всех трансплантаций легких в США в 1999 году. Большинство из них заявили, что хотели бы, чтобы BioLung изучался на менее чем 25 животных в течение 30 дней, прежде чем приступать к испытаниям устройства на людях. Почти все они заявили, что поддержат и примут участие в клинических испытаниях.
"Последнее слово останется за FDA", - говорит Бартлетт. "Это только начало".
Одномесячное исследование на двух десятках животных может показаться поспешным, но ситуация крайне тяжелая. В прошлом году 1 054 человека получили трансплантацию легких, но 477 умерли в очереди. По состоянию на август этого года 3 797 человек все еще ожидали подбора донора.
Большинство центров трансплантации, ответивших на опрос Бартлетта, заявили, что устройство следует сначала испытать на людях с идиопатическим (что означает "по неизвестной причине") легочным фиброзом. Среди самых больных из этих пациентов мало кто выживает дольше трех месяцев.
