Поиск - новости науки и техники

Как кино. Журналистам показали научную Швейцарию

(Продолжение. Начало см. “Поиск” №16, 2014 – http://www.poisknews.ru/theme/international/10019/)
Чудо клеток
Обучающая поездка по Швейцарии в группе научных журналистов из стран Европы, прежде всего, напомнила, что самые выдающиеся результаты достигаются на перекрестке разных научных дисциплин, школ, подходов и в тесном взаимодействии научных и образовательных структур. Пример такой научной глобализации – Высшая медицинская школа Цюриха, созданная для подготовки врачей и проведения научных исследований на базе Университета (UZH), Федеральной политехнической школы (ETH) и Университетской клиники Цюриха. Размах этого медицинского учреждения впечатляет: в его составе 42 клиники, объединенные в пять департаментов, несколько поликлиник и исследовательских институтов, семь медицинских центров. Университетская клиника Цюриха – одна самых старых больниц в городе и одна из самых крупных в Швейцарии. А благодаря тесному взаимодействию с университетами ETH и UZH это еще и крупный исследовательский центр. Здесь рождаются уникальные медицинские методики.
Достижения, о которых рассказали журналистам, наверняка войдут в историю медицинской науки. Симон Хёрструп, руководитель Центра регенеративной медицины UZH и научный директор отделения хирургии в Университетской клинике, вместе со своей командой в 2006 году впервые вырастили сердечные клапаны из стволовых клеток, взятых из околоплодной жидкости человеческого эмбриона. Забор жидкости происходил в ходе специального анализа для выявления врожденных дефектов будущего ребенка, который предлагают сделать беременным женщинам старше 35 лет. Клетки, выделенные из жидкости, выращивались в формочках из биодеградирующего пластика в специальном биореакторе. Потребовалось от 4 до
6 недель, чтобы все 12 клапанов выросли. Такая биотехнология может сделать реальным выращивание клапанов для неродившегося малыша, если у него еще в утробе матери обнаружится порок сердца. А таких детей, по словам Хёрструпа, в мире рождается около одного процента.
Кроме того, профессор Хёрструп впервые применил инновационные технологии клеточной инженерии для выращивания сердечного клапана и кровеносных сосудов из собственных клеток пациента с возможностью их последующего, после трансплантации, роста. Такие клетки хорошо воспринимаются организмом, поскольку несут “родной” набор антигенов, не вызывающий реакции отторжения. Недавно, после экспериментов in vitro и тестирования на животных, Центр регенеративной медицины получил добро на проведение первого клинического пилотного исследования. Сосудистый имплантат, выращенный из собственных клеток пациента, заменил пораженную часть сосуда.
Когда технология “живой замены” вой­дет в медицинскую практику, особенно выиграют от этого дети: ведь сосуды или сердечные клапаны, выращенные из их собственных клеток, будет расти вместе с ними и не потребуют замены, когда малыши повзрослеют.
Симон Хёрструп получал медицинское образование (он доктор медицины) и научное (PhD) образование в Германии, Швейцарии и США (вот он, перекресток разных научных школ!). Поле его деятельности – тканевая инженерия, клеточная терапия (лечение с помощью стволовых клеток), регенеративная медицина с акцентом на лечение сердечно-сосудистых заболеваний, фундаментальные исследования с быстрым переводом научных результатов в плоскость практического применения. У профессора более 100 публикаций в рейтинговых научных изданиях и уникальный портфолио патентов в области регенеративной медицины. А еще он соучредитель нескольких университетских спин-офф компаний в секторе био- и медицинских технологий.
…Для начала профессор Хёрструп напомнил журналистам древнегреческий миф о Прометее: “Откуда-то уже тогда люди знали, что печень – единственный внутренний орган человека, способный полностью восстанавливаться”. В животном мире с регенерацией проще: саламандра, например, за несколько дней может полностью вернуть утраченный хвост или челюсть. Человек как высокоорганизованное существо платит за свою сложность. Поврежденной ткани Homo sapiens мешает восстановиться и выполнять прежние функции фиброз. Но ведь то же самое верно, когда речь идет об ответе тела на имплантат, созданный методами тканевой инженерии и регенеративной терапии на клеточной основе. “Наша общая цель – лучше понять биологические механизмы, участвующие в регенерации, и перевести это знание в инженерные решения”, – сформулировал Симон Хёрструп.
Ученым удалось продвинуться в понимании этих механизмов. Не так давно, например, в ходе исследований было доказано, что рост артерий и сердечных клапанов из стволовых или прогениторных клеток в значительной степени зависит от благоприятных внешних условий, в которых ключевую роль играет не только подходящий “каркас”, но и адекватная биомеханическая нагрузка. Направление дифференциации стволовых клеток определяется не столько жесткостью подложки, на которой они растут (как считалось в последние годы), сколько сетевой структурой ее поверхности и механическим прикреплением к ней клеток. Об исследованиях, в ходе которых это было доказано, рассказала профессор ETH Виола Фогель. Она возглавляет лабораторию прикладной механобиологии (раздел науки, изучающий биологическую реакцию клеток на изменение механического окружения). Профессор Фогель разработала новые техники, позволяющие исследовать, как клетки преобразуют обратную связь, полученную от окружения, и как они ее используют для регулирования своих функций и процессов регенерации тканей.
Пролетая под Альпами
Своеобразной разгрузкой после сложных научных материй (как кино вместо урока) стала поездка в Альпы – журналисты увидели своими глазами швейцарскую “стройку века”, Сен-Готардский базовый туннель с его инфраструктурой, приняв участие в одном из тестовых испытаний, серия которых началась в этом году. Ожидается, что туннель начнет функционировать в конце 2016 года. И тогда уже рассмотреть его инфраструктуру вблизи не удастся: по двум отдельным тубам ежедневно будет проноситься более 300 поездов (примерно на четверть больше, чем сейчас) со скоростью до 250 километров в час.
Понятие “базовый” применительно к туннелю означает, что его порталы (въезд и выезд) находятся у подножия хребта, поезда смогут проезжать сквозь него, не снижая скорости. Это стало возможным благодаря прямому маршруту без крутых поворотов и переездов на надземных участках пути. Тот туннель, по которому поезда преодолевают Сен-Готард сегодня, расположен на пятьсот с лишним километров выше, и к его порталам они добираются по крутым склонам, петляя и замедляя темп.
После начала эксплуатации новой трансальпийской железнодорожной линии (NRLA), частью которой станет и Сен-Готардский базовый туннель, не только пассажиры, но и большая часть товарных грузов будут перевозиться по железной дороге, что поможет защитить ранимую природу Альпийского региона. Пока же через перевал проезжают более 1,2 млн грузовых автомобилей и фур, нанося ущерб флоре и фауне, ускоряя эрозию горных пород.
Идея сооружения базового туннеля появилась еще в 1947 году. Движение между странами становилось с каждым годом интенсивнее, и в 1998 году швейцарцы проголосовали в пользу “предложения по строительству и финансированию инфраструктуры общественного транспорта”. Был создан Общественный транспортный фонд, пополняемый специальными налогами. В 2008 году парламент Швейцарии одобрил кредит в 19,1 млрд швейцарских франков для реализации проекта NRLA. Из этой суммы 13,2 млрд предназначалось на строительство туннеля Сен-Готард.
Ведет строительство AlpTransit Gotthard Ltd. Подготовительные работы начались в 1996 году, а спустя 14 лет, осенью 2010 года, швейцарцы, как праздник, отметили встречу рабочих бригад, прокладывавших туннель навстречу друг другу. К сегодняшнему дню уже уложены рельсы, установлена железнодорожная сигнализация.
Туннель состоит из двух 57-метровых туб, через каждые 325 метров соединенных переходами (которых в общей сложности 176). Две многофункциональные станции (МФС) делят обе тубы на три примерно равные по длине секции. В каждой МФС есть станции аварийных остановок и устройства, позволяющие поездам перемещаться из одной тубы в другую. Там же смонтированы разно­образные технические системы. Туннель – очень сложное инженерное сооружение, его инфраструктура включает вентиляцию, водопроводную и дренажную системы, систему кондиционирования воздуха для зданий, вытяжки, двери, технические этажи, электрические и противопожарные установки… Большинство систем установлено в переходах и на двух многофункциональных станциях, но некоторые – прямо в тубах туннеля и вокруг порталов.
Если, не дай Бог, в туннеле случится ЧП, пассажиры смогут по переходам перейти во вторую тубу. К дверям, закрывающим переходы с обеих сторон, предъявляются высокие требования: они должны быть противопожарными и термостойкими, быстро и просто открываться, иметь долгий срок эксплуатации. Их тщательно тестируют и настраивают.
…Мы въехали в туннель. Скорость и другие показатели отражались на мониторах, висящих в проходах вагона. Цифры быстро менялись: 50, 70… 220 км в час! В поезде работало несколько бригад инженеров, каждая выполняла свою задачу. Тестировали, например, электронную аппаратуру туннеля, размещенную в 2400 шкафах, соединенных между собой оптическим волокном. Проверяли, как работает сигнализация Европейской системы контроля поездов (ETCS), уровень II, и Глобальная система мобильной коммуникации для железных дорог (GSM-R), которая позволяет информировать Центр контроля о точном положении каждого поезда в реальный момент времени. Да, у двух туннелей (второй базовый туннель по этой же дороге строится в Сенери) будет свой собственный Центр контроля для постоянного мониторинга состояния всех систем. Безопасность движения – прежде всего!
…Сен-Готардский базовый туннель станет самым длинным железнодорожным туннелем в мире. Время езды от Цюриха до Милана сократится на целый час и будет занимать 3 часа 40 минут. Удобство передвижения пассажиров и перевозки грузов, новые возможности для развития туризма, большая экономия энергии, сохранение прекрасной альпийской природы – выгоды, которые получат люди, сполна окупят вложенные в строительство средства.

(Окончание следует)
Наталия БУЛГАКОВА

Нет комментариев