Просвещение и биопечать. Как решить проблему нехватки донорских органов
Ежегодно российским пациентам с тяжелыми патологиями органов требуется не менее 11 000 пересадок почки, 2000 — печени, 1100 — сердца, 800 — легких. При этом потребность в трансплантациях удовлетворяется всего лишь на 10%. Решить эту проблему можно либо увеличением донорской активности, либо созданием искусственных органов и биопечатью. Рассказываем, с какими трудностями в России сталкивается трансплантология и поможет ли с ними справиться просвещение членов семей потенциальных доноров и 3D-печать органов.
Успехи есть, но на всех органов не хватает
Пересадка тканей и органов — одна из наиболее развивающихся областей регенеративной медицины. Каждый год в мире трансплантируется более 160 тыс. органов и свыше 250 тыс. тканей и клеток человека. Такие операции продлевают жизнь людям с сердечной, почечной недостаточностью, терминальной стадией рака и другими смертельными диагнозами.
Существенные успехи в трансплантологии наблюдаются и в России. Трансплантационные центры есть в 38 субъектах Российской Федерации.
В прошлом году в России было проведено 3057 операций по пересадке органов, что на 19,6% больше, чем в 2022 году. Возрастанию количества трансплантаций способствует увеличение финансирования из системы ОМС для оказания высокотехнологичной медпомощи (ВМП).
Самый востребованный вид трансплантации — пересадка почки. В 2023 году было выполнено 1817 таких операций. По сравнению с 2022 годом их количество увеличилось на 16,3%.
В 2023 году наблюдалось развитие посмертного и прижизненного донорства. Количество эффективных посмертных доноров увеличилось более чем на 20%, что во многом связано с расширением критериев пригодности органов для пересадки. Раньше считалось, что трансплантация органов, полученные от доноров старше 60 лет, значительно повышает риск дисфункции трансплантата. Сегодня появилось много доказательств обратного. Эта тема детально изучалась в Центре трансплантологии и искусственных органов им. В.И. Шумакова. Проанализировав результаты операций, проведенных на базе центра в 2010–2017 годах, ученые пришли к выводу, что пересадка печени от доноров старше 60 лет (при отсутствии других факторов риска) не влияет на выживаемость трансплантата и позволяет сократить пул пациентов, входящих в список ожидания.
В прошлом году в России заработали две новые программы прижизненного донорства (печени и почки). В последнее время значительно возросло количество родственных нефротрансплантаций. Способствует этому широкое внедрение в клиническую практику лапароскопических донорских нефрэктомий — малоинвазивных операций, для которых характерны атравматичность, короткое пребывание в больнице, лучший косметический эффект и быстрое восстановление. Родственники пациентов, нуждающихся в пересадке почки, перестают бояться хирургического вмешательства и соглашаются быть донорами. На базе Волгоградского меда лапароскопические донорские нефрэктомии проводятся уже 20 лет. Длительные наблюдения за прооперированными показывают отсутствие осложнений.
Несмотря на успехи российской трансплантологии, годовая потребность в пересадке органов удовлетворяется лишь на 10%. При таком большом разрыве между потребностью в органах и их доступностью многие люди неизбежно умирают в ожидании трансплантации.
К основным причинам нехватки донорских органов относятся:
- Низкая донорская активность в некоторых российских регионах. Например, в прошлом году в Краснодарском и в Ставропольском крае она снизилась на 25% и более. Успех донорских программ во многом зависит от отношения населения к посмертному донорству. Большинство россиян к нему относятся негативно.
- Недостаточная эффективность использования донорского ресурса. В Воронежской, Тюменской, Самарской и некоторых других областях не развито мультиорганное донорство, способное значительно увеличить количество проводимых трансплантаций.
Тяжесть пациентов в листах ожидания и увеличение их количества требует срочной модернизации системы донорства. В последние 15 лет «золотым стандартом» во всем мире считается испанская модель донорства и трансплантации. В этой системе огромное внимание уделяется работе с общественным мнением и членами семей доноров.
Кроме того, в ближайшем будущем решить многие проблемы, связанные с трансплантацией, поможет трехмерная биопечать — быстро развивающаяся технология создания биологических органов. Также разрабатываются искусственные имплантируемые органы (почка, сердце).
Развитие посмертного донорства
По мнению главного специалиста-трансплантолога Минздрава Сергея Готье, донорство органов должно стать национальным приоритетом России, однако его нужно развивать преимущественно за счет посмертного донорства, а не родственного. Несмотря на то, что хирурги научились удалять почки и оперировать печень у донора так, чтобы не было осложнений, отказ от посмертного донорства в пользу родственного противоречит понятию гуманизма. Для устранения нехватки донорских органов нужно формировать положительное отношение россиян к посмертному донорству, доносить до них информацию о том, что оно спасает жизни.
В России в отношении посмертного донорства действует модель презумпции согласия: умерший автоматически становится донором, если при жизни он не выразил несогласия. По данным исследования STADA Group Health Report, 64% россиян критикуют эту модель и только 20% готовы быть после смерти донорами.
Супруг/супруга либо близкие родственники умершего имеют право заявить о несогласии на изъятие его органов. И многие россияне этим правом пользуются, даже если не осведомлены о воле умершего. К распространенным причинам негативного отношения к посмертному донорству относятся мифы о «черных трансплантологах». В интернете можно наткнуться на сообщения наподобие: «Трансплантация органов — дорогой бизнес! Врачам донорство очень выгодно: почку вырезал, продал, купил квартиру». Однако в России донорство осуществляется исключительно на безвозмездной основе. Пересадка органов — вид высокотехнологичной медпомощи, оказываемой за счет госбюджета. Торговля донорскими тканями и органами исключена, так как каждый донор фиксируется в специальном регистре Минздрава.
8-летнее исследование, проведенное на территории Нижегородской области, продемонстрировало, что примерно 11% родственников возможных посмертных доноров обращаются за советом к священникам и во всех случаях результатом беседы становится отказ от изъятия органов. Согласно «Основам социальной концепции» РПЦ, церковь не поддерживает презумпцию согласия на посмертное донорство, но поощряет добровольное желание человека стать донором после смерти.
В зарубежных странах с развитым посмертным донорством позиция священников другая. Например, в Испании католическая церковь внесла огромный вклад в принятие закона о презумпции согласия.
В итоге в Испании на миллион населения приходится 40,8 доноров. В России этот показатель почти в 4,5 раза ниже.
Развитию донорства в Испании также способствовало появление в клиниках трансплантационных координаторов, обучение медиков работе с членами семей доноров, активное взаимодействие со СМИ. Испанская модель донорства была апробирована в Санкт-Петербурге. В городских больницах впервые в России ввели должности трансплантационных координаторов, для медиков регулярно проводились семинары по правовым и клиническим аспектам донорства. В результате за 10 лет количество эффективных посмертных доноров увеличилось в 3,2 раза, а количество спасенных с помощью трансплантации жизней — в 5 раз!
Исследование российских социологов показало, что многие россияне отрицательно относятся к донорству, так как не знают о ключевой роли трансплантологии в выживаемости пациентов со смертельными диагнозами. В Приволжском координационном центре органного и тканевого донорства с родственниками умерших проводились короткие интервью с участием медиков и психологов.
После первого интервью только 10% родственников давали согласие на изъятие органов у умерших, после второго — 57,3%. Способствовало этому информирование респондентов о возможностях органного донорства с позиций гуманности и человечности.
Устранить дефицит донорских органов можно с помощью расширения критериев пригодности доноров. В большинстве случаев для трансплантации используют органы от DBD-доноров — умерших из-за смерти головного мозга. От таких доноров можно получить до восьми органов, пригодных к пересадке, что в несколько раз выше, чем от DCD-доноров — умерших из-за остановки кровообращения. Это связано с тем, что после диагностики смерти мозга (необратимого прекращения всех функций ЦНС) сердце продолжает биться и не прекращается ИВЛ. Работающее сердце поддерживает кровообращение, что обеспечивает «сохранность» органов.
Считается, что пересадка органов от DCD-доноров значительно снижает выживаемость трансплантата и увеличивает риск тяжелых осложнений. Однако существуют методики, позволяющие после биологической смерти от остановки кровообращения поддерживать жизнедеятельность органов. При их грамотном применении удается получить «качественный» материал для пересадки от DCD-доноров, что может увеличить донорский пул на 20–30%.
В последнее время в России наблюдаются подвижки в развитии DCD-донорства. В 2019 году петербургским медикам с помощью него удалось спасти 54-летнего диабетика с циррозом и 49-летнего пациента с терминальной почечной недостаточностью. Первому была пересажена печень, второму — почки. Все органы были получены от одного донора, умершего от внегоспитальной необратимой остановки сердца.
В 2021–2023 годах в Москве проводился эксперимент по пересадке органов, изъятых у DCD-доноров. Всего было трансплантировано 14 донорских почек. Два трансплантата (полученные от одного донора) пришлось удалить из-за развившегося некроза. В остальных 12 случаях все реципиенты выписаны из больницы с нормально работающими почками. DCD-донорство оказалось эффективным в 85% случаев, что считается хорошим показателем.
Напечатанные органы
В начале 1980-х годов американский изобретатель Чарльз Халл разработал первый 3D-принтер. Работа устройства была основана на последовательном наложении друг на друга сотен слоев пластика, которые сшивались под воздействием ультрафиолета. Эта простая технология, названная стереолитографией, произвела настоящую революцию. К концу 1990-х годов 3D-печать была внедрена в здравоохранении: хирурги создавали с помощью нее зубные имплантаты, протезы. Со временем появилась 3D-биопечать (биопринтинг) — послойное нанесение биочернил (живых клеток, активных биомолекул) для создания тканей и органов.
Биопринтинг может устранить несколько проблем трансплантологии: нехватку донорских органов и высокий риск отторжения трансплантата. Для 3D-печати органов и тканей используются клетки самого пациента, что исключает отторжение.
Сегодня лидирующую позицию в развитии биопринтинга занимают американские научно-исследовательские компании. Например, Organovo из Сан-Диего разработала 3D-биопринтер, печатающий ткани печени, почки, кишечника, мышц, кожи, кровеносных сосудов, раковых опухолей. Organovo продает человеческие ткани фармкомпаниям для ускорения процесса доклинических исследований лекарств. Долгосрочная цель — использование создаваемых тканей для хирургической терапии и трансплантации. Одним из самых существенных достижений компании стало создание из гепатоцитов и других человеческих клеток трехмерной модели ткани печени, которая функционировала in vitro в течение 40 дней. Ученые надеются, что их разработка решит проблему с нехваткой доноров печени.
Развивается 3D-биопечать и в России. Первый российский 3D-биопринтер был разработан 10 лет назад компанией 3D Bioprinting Solutions, основанной ИНВИТРО. В начале 2015 года ученые напечатали и успешно трансплантировали щитовидную железу мыши. Орган хорошо прижился и полноценно функционировал.
Также 3D Bioprinting Solutions разработала биопринтер, работа которого основана на принципе магнитной левитации. Он предназначен для печати органов и тканей в условиях невесомости. Создание биоматериала происходит не послойно, а по принципу «лепки снежка» — тканевой конструкт формируется со всех сторон одновременно. Если использовать эту технологию на Земле, потребуется большое количество токсичных парамагнетиков. Магнитная биопечать в космических условиях лишена этого недостатка.
В 2018 году на МКС с помощью магнитного биопринтера напечатали шесть человеческих хрящей и шесть щитовидок грызунов. В апреле 2024 года был успешно проведен первый в мире эксперимент по печати полых органов в космосе.
Ученые НИТУ МИСИС печатают кожу с помощью роборуки — шарнирного манипулятора, использующего биочернила с живыми клетками. Сначала методика была применена для заживления ран на моделях крыс и свиней, затем — в клиническом испытании.
В Главном военном клиническом госпитале имени Н. Н. Бурденко провели первую в мире операцию с применением биопринтинга in situ — биопечати ткани непосредственно на теле пациента.
В отличие от биопечати ex vivo, эта методика не требует транспортировки напечатанных тканей от принтера к пациенту, что снижает риск инфицирования.
У оперируемого была глубокая рана в области плеча и лопатки. Для ее устранения с помощью 3D-принтера был создан тканеинженерный заменитель кожи. В состав биочернил вошли клетки пациента, взятые из костного мозга, и гидрогель на основе коллагена, ускоряющий регенерацию ткани. При сканировании рельефа раны и создании ее 3D-модели учитывались даже микродвижения из-за дыхания пациента.
Еще одна разработка специалистов из МИСИС — тканевый пистолет, с помощью двухкомпонентной биопечати запускающий регенерацию тканей при нетяжелых ранениях. Устройство предназначено для использования в полевых условиях, когда нет возможности переместить пациента в стационар.
К распространенным показаниям для трансплантации печени относится цирроз. Для многих людей с ним срочная пересадка печени — единственный способ выжить. Однако из-за нехватки донорских органов зачастую пациенты умирают, не дождавшись операции. Ученые РХТУ им. Д. И. Менделеева разрабатывают инновационную методику восстановления тканей печени. Поврежденные ткани будут замещаться на клеточный каркас, созданный с помощью биопечати. Основу трансплантата составит аэрогель с регенерирующими свойствами. Перед пересадкой клеточный каркас будет обрабатываться антибактериальными средствами для подавления воспаления и стволовыми клетками пациента для ускорения процесса восстановления тканей.
Искусственные почки и сердце
Количество донорских почек составляет всего 10–15 % от числа нуждающихся в них. Альтернатива трансплантации почки — диализ, однако он доступен только пятой части пациентов с хронической почечной недостаточностью. Сделать заместительную почечную терапию более доступной можно с помощью разработки искусственной почки — автономной носимой аппаратуры для искусственного очищения крови. Такое устройство, созданное инженерами МИЭТ, было представлено на форуме «Технопром-2024». Аппарат Renart-PD удаляет из организма токсины и избыточную жидкость, поддерживает водно-электролитный баланс. Исследования продемонстрировали, что отечественная разработка не уступает по своим характеристикам зарубежным аналогам.
В 2024 году правительство пополнило перечень технологий, для получения которых компании могут заключить с государством специальный инвестиционный контракт (СПИК), 47 позициями, в том числе технологией роботизированного производства искусственных почек, предназначенных для пациентов с тяжелыми формами почечной недостаточности. Ее внедрение призвано снизить необходимость в открытии специализированных гемодиализных центров.
Основное показание к трансплантации сердца — терминальная стадия хронической сердечной недостаточности (ХСН). Так как сегодня полностью удовлетворить потребность в донорских сердцах не удается, разрабатываются устройства, способные частично или полностью выполнять насосную функцию сердца.
В кардиологии широко применяются системы, имитирующие работу левого желудочка. Однако около 30% людей с ХСН имеет двустороннюю сердечную недостаточность. Таким людям может помочь имплантация искусственного сердца, заменяющего работу двух желудочков. В настоящее время в клинической практике применяется только одно подобное устройство — искусственное сердце, созданное американской компанией SynCardia Systems. В кейсе компании более 2000 имплантированных искусственных сердец.
Медики из Центра трансплантологии и искусственных органов им. В.И. Шумакова тоже запатентовали устройство, имитирующее работу двух желудочков. С помощью пульта управления можно регулировать поток крови в каждом из них. Одно из преимуществ системы — небольшая площадь имплантируемой поверхности, что снижает риск тромбообразования.