Еще на заре европейской цивилизации было замечено, что человеческая кость после повреждения может расти. Гиппократ выражал надежду, что когда-нибудь эта способность организма будет использована для серьезного лечения. Предсказание его сбывается: ученые начали выращивать кости и хрящи. Ведутся также опыты по выращиванию кожи, зубов, почек. Все это стало возможным благодаря успехам молекулярной биологии и генной инженерии.
Ученые обнаружили вещества, которые контролируют рост любых тканей. Одно из них - семейство белковых молекул, чье длинное латинское название сокращено теперь до аббревиатуры BMP. Эти молекулы образуются, когда кость или хрящ повреждены и организму требуется залатать повреждение.
Поиски чудодейственных молекул длились не один год. Ученые толкли кости в ступках, затем из полученного порошка удаляли кальций, а из ничтожного остатка пытались извлечь фактор роста. Но дело не двигалось, пока в молекулярную биологию не пришла новая техника, благодаря которой удалось выделить не только сами молекулы, но и гены, управляющие их выработкой. Оказалось, что эти гены присущи всем живым существам. У дрозофилы, например, не имеющей никаких костей или хрящей, они отвечают за рост крыльев. Иначе говоря, на генном уровне организму безразлично, что именно должно расти - кости или почки, кожа или мозг. Гены приказывают молекулам «заняться делом», а те передают приказ незрелым и недифференцированным клеткам - идти по пути специализации. Какой именно будет эта специализация, клетки узнают от того окружения, в котором они живут и к которому теперь должны присоединиться.
Опыты с выращиванием костей ставились сначала на животных - мышах, кроликах, собаках и обезьянах. Теперь они начались и на людях. Врачи из Кембриджского института генетики (Массачусетс) вместе с коллегами из нескольких университетских больниц подвергли операции 12 пациентов, у которых из-за травмы в верхней челюсти недоставало кости. Молекулы BMP и губчатое вещество из белка коллагена - главного компонента кожи и кости - были имплантированы туда, где должна была вырасти новая кость. Через четыре месяца кость выросла, и челюсти обрели нормальный вид.
Стандартная методика в подобных случаях потребовала бы двух операций - сначала подготовить челюсть к пересадке, а затем из бедра пациента извлечь кость и пересадить в челюсть. Такие операции проходят успешно, но они дороги и на них уходит много времени, пациенту приходится лежать в больнице. А тут несколько процедур в амбулаторных условиях - и все.
В другом эксперименте кембриджские врачи использовали BMP и коллагеновую губку для восстановления переломов голени, да еще с открытой раной. Лечить такие переломы очень трудно, и одной операцией дело никогда не обходится. Чтобы удержать кости вместе, пока они не срастутся, врачи либо просверливают отверстие в костях и вбивают в него гвоздь, либо скрепляют кости снаружи скобой. Восьмерым пациентам скрепили кости гвоздем, но добавили в место перелома BMP. Никому из них вторая операция не понадобилась. Четверым кости скрепили скобой и ввели белок. Только одному из них пришлось перенести еще одну операцию.
В том же Массачусетсе, в Хопкинтоне, над выращиванием костей работает компания «Creative Biomolecules». У нее на счету уже более ста пациентов с тяжелыми переломами костей, вылеченных с применением молекул BMP. Кроме костей, специалистам из «Creative Biomolecules» удалось вырастить и связки, и пастообразную ткань, которая, как цемент, скрепляет в челюсти зубы и кости.
Каждый год в Соединенных Штатах регистрируется более двух миллионов случаев серьезных переломов костей и повреждений хрящевой ткани. Так что нужда в новом методе лечения острейшая. Выращивание и использование костной и хрящевой ткани может изменить положение вещей в этой области медицины кардинальным образом. Такая же перспектива ожидает и зубоврачебное дело, и челюстно-лицевую хирургию, и операции на позвоночнике.