Започнете регенерация
Първата в света успешна трансплантация на органисе е случилопрез 1954 г. - хирург
Всяка година в света се правят средно 100 800трансплантации на органи. Най-често трансплантираните трансплантации са бъбреци (69 400 операции), черен дроб (20 200), сърце (5 400), бял дроб (2 400) и панкреас (2 400). Донорството може да бъде свързано и посмъртно, когато желаният орган се взема от труп. В същото време в Русия например средният период на чакане за донорски бъбрек е 1,5-2 години. В Научноизследователския институт "Склифосовски" се извършват около 200 операции годишно, а в списъка на чакащите има около 500 души.
Природата е създала клетките по такъв начин, че винаги да знаят какво да правят.Те имат способността да се регенерират, всякаклетката има такъв потенциал. Кожните клетки се актуализират на всеки две седмици, чревните клетки - за две седмици, а мозъчните клетки - на всеки десет години. Проблемът е, че ние не регенерираме тъканите, когато се появи заболяване, белег или увреждане. В този момент регенерацията спира и регенеративната медицина може да помогне тук. Вземаме много малка мускулна тъкан от пациента, след което обработваме тези клетки и ги поставяме в областта, където се намира увреденият мускул. Може да се използва и за пациенти с изгаряния: в този случай вземаме малка проба от кожата на пациента, след това обработваме клетките и просто ги нанасяме върху увредените места със спрей. Освен това, ако пациентът е ранен, първо трябва да го лекувате, да се отървете от инфекцията и да изчакате времето да е готово за лечение.
Отглеждайте нов орган
Вместо клетки можете да използвате така наречения субстрат - един вид изграждаща рамка.Неговите материали са много подобни на материалите за конци.Те се разтварят за няколко месеца и са безопасни за хората и клетките. Взимаме малка проба от тъкан от пациента, след това обработваме тези клетки извън тялото, култивираме ги, използваме скеле, за да ги направим тръбести, и ги имплантираме в пациента. Целият процес отнема около 30 дни. Същото важи и за кръвоносните съдове. Поставяме тези клетки върху материала, след което обучаваме този орган. Когато компресията стане това, от което се нуждаем, съдовете се имплантират в хората. Най-сложният орган е солиден орган с кръвообращение, като сърцето, бъбреците и черния дроб, защото има различни видове тъкани и всички те имат толкова много кръвоносни съдове.
Здрава Москва
Най-лесният начин за отглеждане на прости тъкани. В клиничната практика методът на регенерация на кожата с помощта на специални хидрогели или клетки на пациента вече се използва.
Гордана Вуняк-Новакович от Колумбийския университет израства фрагмент от костта на черепа, засявайки рамката със стволови клетки.
В университета Джон Хопкинс лекарите са отстранени отпациентите ухото и част от черепа, засегнати от тумора. Вземайки хрущялната тъкан от гърдите, кръвоносните съдове и кожата, те отглеждат ново ухо на ръката й и след това трансплантират изкуствения орган на място.
Успешните експерименти върху култивирането и трансплантацията на кръвоносни съдове бяха проведени в университетите в Гьотеборг (Швеция) и Райс (САЩ). Има и примери за растеж на мускули, кръвни клетки, костен мозък и зъби.
По отношение на отглеждането на сложни органи,все още се провеждат експерименти предимно върху животни. Има обаче примери за успешни трансплантации на изкуствено отглеждани органи на хора. От няколко години Антъни Атала извършва имплантационни операции върху пикочния мехур, израснал от клетките на пациента. Испанските хирурзи трансплантираха трахея, отглеждана на базата на доракови каракуди.
Advanced Cell Technology през 2002 г.израства миниатюрен бъбрек от крава с дължина 5 см, използвайки технологията за клониране, като взема клетки от ухото на животното. Към основните органи имплантира бъбрек и тя започва успешно да произвежда урина.
Има и положителен опит в отглеждането и трансплантирането на черен дроб в лабораторни плъхове (Университет на Масачузетс) и бял дроб на прасета (Университет на Тексас).
Съдовете на трансплантираните органи са много малки.Вече започнахме тази работа преди 30 години, но ниенямаше технология. Те започнаха да мислят за вземане на органите на хора, които са починали, и да ги използват отново. Те извадиха черния дроб от починал пациент и като че ли го измиха отвътре. След две седмици черният дроб все още изглеждаше като черен дроб, но вътре нямаше клетки. Въпреки това успяхме да запазим съдовото дърво, като например скелета на черния дроб. След това взеха клетките на пациента, отгледаха ги и ги поставиха върху този скелет. Създаваме тъкан от тялото на пациента и така го лекуваме. Следователно изобщо няма имунен отговор. Това е много голямо предимство на регенеративната медицина.
Здрава Москва
Дори от много лош орган можем да получим добри клетки с помощта на биопсия.Но не можем да направим това с генетичнозаболявания, защото дефектът ще бъде в цялата тъкан. Ето и други технологии - вземаме клетки от този пациент, коригираме дефектите, как да лекуваме тези клетки и след това работим по същата стратегия. Засега, за съжаление, това е експериментално, но все още има надежда, че генетичните заболявания могат да бъдат лекувани.
Винаги проследяваме живота на нашите пациенти най-малко 5–8 години след трансплантацията.Трябва да сме сигурни, че всичко ще е наред, едва тогава можем да кажем, че тази технология работи и трансплантираните органи функционират нормално.
Печат на органи и тестване на наркотици
Можете да отпечатате миниатюрно сърце и след два часа то вече ще бие.Преди шест години започнахме да използваме 3D печат,защото беше необходимо да се мащабират тези технологии - преди това направихме всичко ръчно. Но органите, получени чрез отпечатване, нямат такава цялост, за да бъдат имплантирани в тялото. Тогава започнахме да разработваме по-специфични принтери, които да създават човешка тъкан. И работиха върху него 14 години.
Първите експерименти с биопечат бяха проведени наОбикновени домакински 3D принтери, които са надградени в полето. През 2000 г. Томас Боланд създава машини на Lexmark и HP, така че ДНК фрагменти да могат да бъдат отпечатани върху тях, а през 2003 г. той патентова технологията.
Сега няколкокомпании. Биоинженерите на Organovo са разработили технология за отпечатване на чернодробна тъкан. Те също отпечатаха бъбреците, които останаха функционални в продължение на две седмици. Засега такива тела се използват само за тестване на медицински препарати, но създателите не изключват, че скоро ще започнат да разработват оборудване за отпечатване на донорски органи.
Руски биоинженери от 3D Bioprinting Solutions разработиха 3D принтера FABION и проведоха успешен експеримент в отпечатването на щитовидната жлеза и трансплантацията на експерименталната мишка.
Проектиран от университета в Шефилд, Fripp Designs принтери печатат очни протези. Същият екип разработва технология за 3D печат за носове, уши и брадички.
Част от оборудването се произвежда за наснужди на клиентите и не е предназначен за продажба (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). Цените за комерсиални биопринтери започват от $10 хиляди (BioBots) и €5 хиляди (CELLINK Inkredible) до $200 хиляди и повече (3D Bioplotter на EnvisionTEC, 3DDiscovery на RegenHU).
Има пет интересни критерия за 3D принтер за печат на органи.Първо, те имат много малки дюзи, теможе да достигне до 2 микрона - това е 2% от диаметъра на човешкия косъм. Второ, този принтер ни дава прецизност, можем да разположим клетките там, където действително са необходими. Третото е биомастило, течност, която преминава през дюзата. И след това, когато стане желатин, той вече функционира като нормална тъкан. Следващият критерий са микроканалите, те осигуряват хранене на централната част на клетките. По същество това са кръвни заместители. И накрая, софтуер, който ви позволява да имате триизмерно изображение. По този начин ние разбираме какво се случва в тялото и създаваме необходимата структура за даден орган. За да направим това, ние вземаме цифрови данни от рентгеновата снимка и ги използваме, за да създадем структура специално за този дефект при конкретен пациент.
Здрава Москва
Имаме две сертифицирани системи за печат на човешки органи.Те са одобрени от FDA.Администрация по храните и лекарствата в САЩ - Hi-Tech). През последните шест години използвахме принтер, за да създадем така наречената програма body-on-chip. Сега това е в етап на развитие, защото е необходимо да се осигури жизнеспособността на тези органи, но като цяло можем да направим миниатюрни бели дробове, сърце, кръвоносни съдове и да свържем цялата тази система върху чипове. Можем също така да създадем миниатюрни органи с големина на щипка и да видим как тези органи реагират на лекарства. Например, ако едно лекарство ускори сърдечната ви честота, то ще ускори сърдечната ви честота в нашето миниатюрно сърце. По този начин е възможно да се идентифицират страничните ефекти на лекарствата, които не са открити от други тестове.
Избягвайте страничните ефекти
С помощта на отпечатани миниатюрни органи можете да тествате лекарството.Например, лекарството "Hismanal", 11 годинина пазара в целия свят. Този антипсихотик се използва и като антихистамин. След известно време на употребата му стана ясно, че много пациенти изпитват странични ефекти, свързани със сърдечна дисфункция. Когато лекарството беше тествано върху клетка, нямаше проблеми, когато беше тествано върху животни, нямаше проблеми. Когато бяха проведени първия, втория и третия етап на клинични проучвания, нищо не се случи. Взехме това лекарство, използвахме го върху нашите органи на чипове и след седмица стана ясно, че това лекарство е токсично за сърцето.
Това се дължи на факта, че всеки реагира различно.за лекарствата всичко е генетично различно, същото лекарство ще се обработва по различен начин. Всеки има различна диета, различни условия на живот, различни здравословни трудности. Това действа като пречка за разбирането на това, което лекарството всъщност прави с органите. И ако премахнем всички тези препятствия и видим пряко как лекарството действа върху органите, веднага можем да открием токсичност.
Днес ние разработваме система, която наричаме „тяло на чип“.Особено ще помогне за намаляване на токсичността.лекарства – например за работа с онкоболни. Можем да вземем малка ракова клетка и да я отгледаме, а след това да тестваме химиотерапия върху чип, преди да дадем тази терапия на пациента. Имахме пациент с меланом, беше на химиотерапия шест месеца, бяха похарчени много пари, а туморът само растеше. Тествахме лекарство, което не беше взето под внимание и пациентът започна да го приема. Две седмици по-късно пациентът за първи път каза, че състоянието му се подобрява, а лекарят отбеляза, че туморът намалява. Поради това е много полезно да се тества лекарството, преди да се даде на пациента.
Стволовите клетки: създайте това, което не е
Когато трябва да отгледате орган, който пациентът никога не е имал или е загубил, могат да се използват стволови клетки.Обикновено, за да расте бъбрек, ние вземамебъбречна клетка, за да расте уретрата, ние вземаме клетките на уретрата. Но в случая със стволови клетки можем да вземем такава, която може да се превърне в клетка в бял дроб, бъбрек или кръвоносен съд. Има два основни типа стволови клетки. Един от тях е човешкият ембрионален. Те са много мощни, растат и могат да се превърнат във всичко, но могат да образуват и тумори, така че е много трудно да ги използвате. От друга страна, ако говорим за тези клетки при възрастен човек, те могат да бъдат клетки от мазнини или костен мозък, те няма да образуват тумори, но не растат толкова добре.
За първи път се използва терминът "стволова клетка"Германският учен Валентин Хакер в края на 19 век. През 1909 г. руският учен Александър Максимов предполага, че в тялото има клетки, които остават непроменени, но в точното време те могат да променят програмата и да се превърнат в клетки от различен тип.
Тази теория е потвърдена през 60-те години.миналия век. Американците Джеймс Тил и Ърнест Маккулоу облъчиха мишки със смъртоносна доза радиация, след което ги трансплантираха със стволова клетка кръв на здрав индивид. Оказа се, че по този начин е възможно да се възстанови кръвта и да се спасят мишките от смъртта. От 1964 г. този метод започва да се използва при лечението на рак на кръвта: пациентите първо унищожават собствените си кръвни клетки, а след това трансплантират здрави стволови клетки от донора. Ефективността на този метод достига 70–80%.
През 1981 г. Мартин Евънс и Матю Кауфмануспоредно с Гейл Мартин бяха изолирани ембрионални стволови клетки от миши ембриони. Тези клетки биха могли да съществуват за неопределено време извън тялото, без да променят свойствата си и когато попаднат в определени условия, например обратно в тялото, да се превърнат в тъкани.
През 1999 г. сп. Science класира откриването на стволови клетки като едно от трите най-големи открития в биологията, след декодиране на ДНК и програмата на човешкия геном.
Дълго време се смяташе, че ако стволова клеткапревърната в тъканна клетка, е невъзможно да се накара отново да стъпва. Въпреки това през 2006 г. японката Синия Яманака откри начин да превърне соматичните клетки обратно в стволови клетки. За това през 2012 г. той получи Нобелова награда.
Здрава Москва
Преди около 17 години започнахме да търсим алтернативен източник на стволови клетки., Предложи, че има друг вид стъблоклетки в амниотичната течност и в плацентата, с която бебето е заобиколено в матката. И открихме тези много мощни стволови клетки. Те няма да образуват тумори и могат да се превърнат в три основни категории тъкани, които формират нашето тяло. Тези клетки могат бързо да се отглеждат в достатъчни количества. По този начин избягваме всички ограничения на клетките на костния мозък и други видове клетки. Сега те са обект на редица клинични изследвания и досега не се използват много широко.
Не искам да мислите, че всички проблеми вече са решени и можете просто да разпечатате органи.За това ще са нужни десетилетиятехнологията може да се развие. Това е много трудно и отнема много време, за да можем да разработим самата рецепта, която ще позволи на технологиите да работят оптимално. В допълнение, това са скъпи технологии, ще бъде трудно да се възпроизведат, но можем да кажем със сигурност, че те имат потенциал. А за нас това е обещанието на регенеративната медицина - да подобрим живота на пациентите.