Что нужно сердцу, чтобы жить?
Может ли сердце продолжать работать вне тела? На фестивале науки в Erasmus MC в Роттердаме вопросы, которые кажутся невозможными, превращаются в конкретные исследовательские задачи.
Так или почти так сегодня мог бы начаться разговор в Erasmus MC — университетском медицинском центре Роттердама:
«Сердцу нужно дышать?»
«Нет.»
«Но без кислорода оно погибнет.»
«Кислород нужен его клеткам.»
«Значит, сердцу нужны лёгкие?»
«Не обязательно.»
«А что ему тогда нужно?»
В субботу, 3 октября, фестиваль науки в Erasmus MC рассчитан именно на детей и подростков, которые задают подобные вопросы. Среди заявленных тем прямо есть и такая: как сохранить донорский орган живым или работающим вне человеческого тела?
Сначала это звучит почти невозможно. Для исследователей, однако, перед ними не одна гигантская задача, а целая серия меньших: чего не хватает органу вне тела? Какие условия можно воспроизвести технически? И как понять, что ткань продолжает работать?
Сердцу мало просто биться
Сердце перекачивает кровь по всему организму, но и сам сердечный мускул нуждается в постоянном снабжении. Его клеткам необходимы кислород и питательные вещества, а углекислый газ и другие продукты обмена нужно удалять.
В организме это обеспечивает кровообращение через коронарные сосуды. Вне тела этой системы первоначально нет. Именно здесь помогает техника: если кровь или другая подходящая жидкость продолжает проходить через сосуды органа, доставляя кислород и питательные вещества при подходящих условиях, ткань может продолжать функционировать.
При процедуре Heart in a box остановившееся донорское сердце вне тела подключают к системе перфузии. Оно получает кровь и кислород, снова начинает биться и может восстановиться перед трансплантацией.
Никакой магии и никакого искусственного человека. Только очень точный вопрос: чего не хватает органу и можем ли мы это ему дать?
Разным органам нужно разное
В Роттердаме речь идёт не только о сердце. В Erasmus MC к специальным системам перфузии вне тела можно подключать также печень, почки и лёгкие.
Основной принцип похож: через орган проходит жидкость и снабжает его ткани. Но конкретные условия различаются. При холодной перфузии используют жидкость, обогащённую кислородом. При тёплой через орган может проходить смесь крови, лекарств и питательных веществ.
Один большой вопрос сразу превращается во множество маленьких. Какой должна быть температура органа? Сколько кислорода ему нужно? Какое давление подходит? Как определить, хорошо ли работают клетки? Можно ли вне тела не только сохранить орган, но и лечить его?
Слово перфузия звучит сложно. Основная идея удивительно проста: через орган должно продолжать что-то течь.
Как «невозможно» превращается в исследовательский вопрос
Возможно, именно здесь скрывается самая интересная идея фестиваля. Сохранить орган работающим вне тела кажется задачей, о которой легко сказать: «Так не бывает». Исследование позволяет перевернуть такую реакцию. Вместо того чтобы просто принять границу, учёные спрашивают: из чего именно эта граница состоит?
Одна часть проблемы — снабжение кислородом, значит, нужно найти способ его заменить. Другая — температура, и тогда приходится выяснять, какая температура подходит. Затем добавляются кровоток, давление, питательные вещества и способы измерить работу органа.
Так одна на первый взгляд невозможная проблема распадается на несколько меньших, которые можно изучать по отдельности. Конечно, это не означает, что когда-нибудь станет возможно абсолютно всё. Некоторые границы действительно заданы природой. Другие пока означают лишь: мы ещё не знаем, как это сделать.
Наука иногда начинается с детского вопроса
Именно поэтому эта тема так хорошо подходит фестивалю для юных посетителей. «Сердцу нужно дышать?» кажется очень простым вопросом, но за ним сразу возникают клеточное дыхание, кровообращение и перенос кислорода. «Сердцу нужны лёгкие?» ведёт дальше: обязательно ли именно лёгкие должны обеспечивать кислородом или эту задачу можно решить технически иначе?
У детских вопросов есть одно преимущество: они мало заботятся о том, что взрослые давно считают само собой разумеющимся. Возможно, поэтому исследования иногда начинаются с вопросов, которые взрослые уже перестали задавать.
Не только донорские органы
Фестиваль не ограничивается трансплантационной медициной. Посетители смогут узнать об искусственных сердцах и трёхмерных моделях мозга, выяснить, что можно измерять с помощью датчиков на коже и в поте, а также исследовать влияние жары и загрязнения воздуха на организм. Среди тем есть и город, который способен лучше справляться с сильными ливнями.
Области исследований очень разные, но способ мышления похож: что именно происходит? От чего это зависит? Что мы можем измерить? И что можем изменить?
Наука поэтому не всегда начинается с уже известного правильного ответа. Нередко она начинается с того, что слишком большой вопрос разбирают на меньшие вопросы, на которые уже можно искать ответы.
А если первый ответ — «невозможно»?
Фестиваль науки проходит в субботу, 3 октября, с 11:00 до 16:00 в Passage в Erasmus MC в Роттердаме. Он рассчитан прежде всего на детей и подростков от 8 до 14 лет и сопровождающих их взрослых. Вход бесплатный.
Возможно, кто-то придёт туда с вопросом: «Может ли сердце продолжать работать вне тела?» — а уйдёт с пятью новыми вопросами. Это был бы довольно хороший результат. Ведь исследование не всегда начинается с большого открытия. Иногда оно начинается в тот момент, когда на слова «Так не получится» кто-то отвечает:
«А почему?»