Zürichi laboris kasvatatakse südameklappe

Labor. Foto: Tiit Kändler

Uut elu andev, regeneratiivne meditsiin on uue läbimurde lävel, kuulutab teaduskirjanik Tiit Kändler. Zürichi ülikooli teadlased on avastanud, kuidas ohjata sidekoe armistumist ning kasvatada laboris uusi südameklappe.

Zürichi ülikooli haigla kõrgub teiste ülikoolihoonete vahel Limmati jõe paremal kaldal. Nagu jõgi viib Zürichi järvest vee lõpuks Reini jõkke, nõnda kannavad veresooned inimkehas vere ajju ja muudesse organitesse. Kuid erinevalt Limmatist vajab vereringlus südamepumpa. Südame-veresoonkonnahaigused on Euroopas teiste haiguste seas esirinnas, üks neist on raskekujuline südamepuudulikkus ehk kahest südameklapist ühe rike võis suisa ülesütlemine. Arstiteadus on aastakümneid leiutanud viise, kuidas siirata küll kunstlikke, küll loomadelt või inimeselt saadud südameklappe.

Zürichi regeneratiivse meditsiini keskuse juht professor Simon Philipp Hoerstrup ja tema kolleegid on saavutanud maailmas tuntuse südameklapi kasvatamisega. Ja mis olulisem – patsiendi enese rakkudest kasvatatud klapi siirdamisega vaid ühe südameklapiga sündinud beebidele.

«Meie laborid ehitatakse ülikooli kliiniku majadesse, sest meie rahvas muutub üha tervemaks,» viskas nalja Zürichi tehnikaülikooli tutvustanud teaduse asepresident professor Roland Siegwart. Tore, kui see nii oleks, kuid Hoerstrup tegeleb ühes neist laboreist parasjagu siiski raviga, täpsemalt harukordsete patsientide raviga.

«See ei ole vaeste jaoks,» tunnistab ta ausalt, kui palun teda poseerida oma labori hoone ees, taustaks ülikooli vanas ajaloolises majas asuv rektoraat.

Rikkusest lähtuv läbimurre

Vaid ühe südameklapiga sündinud beebi vajab kahte operatsiooni: esimest, et saada süda lahti ümbritsevast koest, mille külge see on eksikombel kasvanud, ja teist, et siirata uus, katseklaasis kasvatatud südameklapp. Vähese puiklemise järel tunnistab avala ja sirge olekuga Hoerstrup, et protseduur maksab lapse vanematele vähemalt 10 000 eurot.

Ma ei tea, mitmega seda arvu peab korrutama, kuid olles äsja kuulanud asjakohaseid loenguid, olen veendunud, et see harukordset laadi operatsioon sai võimalikuks tänu koostööle rakkude uurijate ja kasvatajatega ning selle uurimistöö käigus avastati palju olulist, et ravida odavamalt ka lihtsamaid ja sagedasemaid haigusi.

Zürichi tehnikaülikool ehk kuulus ETH, kus kunagi õppis Albert Einstein, ei tegele ammuilma ainult inseneriasjandusega. Professor Viola Vogel juhib arstiteaduste ja tehnoloogia osakonna rakendusliku mehhanobioloogia laborit, mis nime järgi justkui mahuks tehnikaülikooli vana nime alla, kuid edendab muu hulgas vältimatut koostööd Hoerstrupi koekasvatajatega.

Sest nii nagu inimese areng algab rakust, nõnda algab rakust ka mistahes inimorgani kasvatamine. Tõrksa raku taltsutamine ning selle suhtes tõrksate peremeesrakkude rahustamine pärast siirdamist on kõige üldisemalt öeldes need mured, mis Zürichi südameklapikasvatajatel ehk peenemalt ja teaduslikult sõnastades regeneratiivse meditsiini edendajatel omandada tuleb.

See pole muidugi uudis, et kude on raske kasvatada ja et peremeesorganism seda omaks tunnistada ei taha. Uudis on see, et Zürichi ülikool sai pärast aastaid katsetusi katseloomadega loa võtta ette inimene ja siirata talle kunstlikult kasvatatud südameklapp.

Viola Vogel ja tema kolleegid on avastanud mitmeid mehhanisme, mille käigus valkude ruumilise kuju muutumine (ilmete esilemanamine) lülitab sisse rakusiseseid valke, samuti selles, kuidas rakud seeläbi kasutavad mehaanilist jõudu, et suhelda üksteise ja keskkonnaga. See on nano- ja mikroinseneriteadus, mida rakendab Vogel, et mõista, kuidas rakud materjale ära tunnevad, kuidas nendest moodustunud kude üles ehitatakse ja parandatakse ning kuidas rakku ümbritsev keskkond raku funktsioone reguleerib.

«Kliiniliselt olulised raku- ja koekorraldamise tehnoloogiad tegelevad uute kudede loomisega,» selgitab Hoerstrup. «Me saame elavad uuskoed, et asendada haigestunud struktuure, nagu südameklapid, oskame laboris kasvatada nahka ja õpime kahjustunud kudede rakkudel põhinevat arstimist. Näiteks sõltub südamelihase lagunemise ohjamine sellest, kas suudame kasvatada õigesti paljunevaid inimese müokardirakke.»

Enam kui saja auväärse publikatsiooni autor tegutseb alal, mida võib nimetada bioloogiast inspireeritud tehnoloogiaks. Kui Einsteini huvitas 110 aasta eest, mis on ruum ja aeg ning kuidas on omavahel seotud mikromaailm ja kosmos, siis Hoerstrupi huvitab, kuidas ammutada ideid inimkosmosest, et seda vajadusel parandada.

Läheb veel aega, enne kui regeneratiivne meditsiin jõuab haiglatesse, kuid ka Einsteini avastus, et valgus koosneb osakestest, mis vallandab elektrivoolu, ei kehastunud päikesejõujaamadeks valguse kiirusel, vaid sajandiga.

«Regeneratiivse meditsiini võimalikkust tunnistati ammuilma, ega muidu oleks kreeklased loonud müüdi Prometheuse maksa söövast kotkast,» seob Hoerstrup oma tegevuse antiikmaailmaga, «maks on võimeline ise taastuma.» Seetõttu ei rahuldu Hoerstrup saavutatuga, misläbi on näiteks plastist südameklappide siirdamine muutunud tavapäraseks.

«Meie oleme insenerid ja kasvatame vajalikud koed laboris ise,» kuulutab ta ja viib meid, organikasvatajaid uudistama tulnud Euroopa teadusajakirjanike rühmakese, põgusale ringkäigule oma valdustesse, kus kasvatatakse rakukultuure, antakse neile abiks tugikude ja pistetakse bioreaktorisse. Reaktorist ei välju uusi algosakesi ega surmavat kiirgust, vaid elu andvad südameklapid.

Insenerisõnade uus tähendus

Meie tee viib mööda kitsast koridori, mille keskmesse jäävad klaasist seintega laboriboksid, mis mitte üksnes ei lõhna puhtuse järele, vaid on viimase astme puhtus ise. Üks laborineiu, riietatud kui bioreaktori avatar, sehkendab midagi tõmbekapi all olevas katseseadmestikus. Riistadest üksi on vähe abi, inimene peab kasvatatavate kudede keskkonda vahetevahel ise kontrollima.

See, kuidas rakud keskkonna ja kaasrakkude pindmise struktuuri ära tunnevad, on saanud täpsemalt teatavaks tänu professor Vogeli rühma tööle. Temagi kasutab termineid, mida võis teises kontekstis kuulda juba Einsteini aegadel. Kõnes hõivavad tähtsa koha «topograafiline tunnetus», «molekulaarne mehhanobioloogia», «nanoskaala fenomeni kvantimine».

Kuid erinevalt Einsteinist – kel ei õnnestunudki ei ETH ega ka mõne teise Šveitsi, Saksamaa või Itaalia ülikooli teadlaseks asuda, enne kui Berni patendiameti vaikuses valguskvandid ja suhtelise ruumi ning aja välja mõtles – töötavad Hoerstrup ja tema kolleegid viisil, mida ta ise nimetab tüüpilise nüüdisaegse täppisteadlasena «täielikuks akadeemiliseks väärtusahelaks». Mine võta kinni, kui palju see ahel ahistab, kuid see seob teadlased, eelkliinilised uuringud loomamudelitel ja laboris, kliinilised uuringud ning päädib raviga haiglas. Tööstushiiglastest partnerite nagu Novartis osalusel.

Kui sajandi algusest on tööhõive Šveitsis kasvanud seitse protsenti, siis meditsiinitehnoloogia tööstuses on kasv 30 protsenti, olles jõudnud välja 48 000 täistööaja töökohani. Kui USAs annab meditsiinitehnoloogia tööstus pool protsenti riigi rahvuslikust kogutoodangust, siis Šveitsis on selle osatähtsus kaks protsenti. Nagu meie panus NATOsse, kipub pähe tahtmatu võrdlus.

«Mõista, kuidas meie rakkude bioloogiline masinavärk nõnda spetsiifiliselt oma tööd teeb, tähendab leiutada uusi inseneriprintsiipe, mida saame kasutada keeruliste molekulaarsete masinate rakendamiseks nende tavakeskkonnast väljaspool – kas pole seegi inimese julgeoleku tagamine?» küsib valgele kitlile nii toas kui ka õues truuks jääv Hoerstrup selle peale.

Kui kõmbin pimedas Zürichi vanalinnas, kus enne Esimest ilmasõda pesitsesid dadaistid ja Lenin teineteisest saja meetri kaugusel, mõtlen uut elu andvale, regeneratiivsele meditsiinile kui võimalikule uuele, geneetika terminipadrikust sõltumatule humanitaarabile.