Start regenerering
Verdens første vellykkede organtransplantationer sketi 1954 - kirurg
Hvert år laves der i gennemsnit 100.800 på verdensplanorgantransplantationer. De mest almindeligt transplanterede transplantationer er nyrer (69.400 operationer), lever (20.200), hjerte (5.400), lunger (2.400) og bugspytkirtel (2.400). Donation kan være relateret og posthumt, når det ønskede organ er taget fra et lig. Samtidig er den gennemsnitlige ventetid for en donornyre for eksempel i Rusland 1,5-2 år. På Sklifosovsky Research Institute udføres omkring 200 operationer årligt, mens der er cirka 500 personer på venteliste.
Naturen har skabt celler på en sådan måde, at de altid ved, hvad de skal gøre.De har evnen til at regenerere hvercellen har et sådant potentiale. Hudceller opdateres hver anden uge, tarmceller - i to uger og hjerneceller - hvert tiende år. Problemet er, at vi ikke regenererer væv, når der opstår en sygdom, ar eller skade. På dette tidspunkt stopper regenerering, og regenerativ medicin kan hjælpe her. Vi tager meget lille muskelvæv fra patienten, derefter behandler vi disse celler og placerer dem i det område, hvor den beskadigede muskel er placeret. Det kan også bruges til patienter med forbrændinger: i dette tilfælde tager vi en lille prøve af patientens hud, derefter behandler vi cellerne og påfører dem blot på de beskadigede områder med en spray. Hvis patienten er skadet, skal du først behandle ham, slippe af med infektionen og vente på, at tiden er klar til behandling.
Dyr et nyt organ
I stedet for celler kan du bruge det såkaldte underlag - en slags bygningsramme.Dens materialer ligner meget suturmaterialer.De opløses på få måneder og er sikre for mennesker og celler. Vi tager en lille prøve af væv fra patienten, derefter behandler vi disse celler uden for kroppen, dyrker dem, bruger et stillads til at gøre dem rørformede og implanterer det i patienten. Hele processen tager cirka 30 dage. Det samme gælder for blodkar. Vi sætter disse celler på materialet, så træner vi dette organ. Når kompressionen bliver, hvad vi har brug for, bliver karrene implanteret i mennesker. Det mest komplekse organ er et fast organ med blodcirkulation, som hjerte, nyre og lever, fordi der er forskellige typer væv, og de har alle så mange blodkar.
Sundt Moskva
Den nemmeste måde at dyrke enkle stoffer på. I klinisk praksis anvendes fremgangsmåden til hudregenerering ved hjælp af specielle hydrogeler eller celler fra patienten.
Gordana Wunyak-Novakovich ved Columbia University voksede et fragment af kranietknoglen og så rammen med stamceller.
På Johns Hopkins University blev læger fjernet frapatienter øre og en del af kraniet påvirket af tumoren. Ved at tage bruskvævet fra brystet, blodkar og hud, voksede de et nyt øre på hendes hånd og transplanterede derefter det kunstige organ på plads.
Vellykkede eksperimenter på dyrkning og transplantation af blodkar blev afholdt på universiteterne i Göteborg (Sverige) og Rice (USA). Der er også eksempler på voksende muskler, blodlegemer, knoglemarv og tænder.
Med hensyn til dyrkning af komplekse organer,der gennemføres stadig eksperimenter hovedsageligt på dyr. Der er dog eksempler på vellykkede transplantationer af kunstigt dyrkede organer til mennesker. I adskillige år har Anthony Atala udført implantationsoperationer på blæren vokset fra patientens celler. Spanske kirurger transplanterede en luftrør dyrket på basis af donor-caracas.
Avanceret celleteknologi i 2002voksede en 5 cm lang miniatyrnyr fra en ko ved hjælp af kloningsteknologi og tog celler fra dyrets øre. En nyre blev implanteret ved siden af hovedorganerne, og hun begyndte med succes at producere urin.
Der er også positive erfaringer med at dyrke og transplantere lever til laboratorierotter (University of Massachusetts) og lunger til grise (University of Texas).
Karrene i de transplanterede organer er meget små.Vi startede allerede dette arbejde for 30 år siden, men vider var ingen teknologi. De begyndte at tænke på at tage organer fra mennesker, der var døde, og bruge dem igen. De fjernede leveren fra en afdød patient og vaskede den så at sige indefra. Efter to uger lignede leveren stadig en lever, men der var ingen celler indeni. Vi var dog i stand til at bevare kartræet, såsom leverens skelet. Så tog de patientens celler, dyrkede dem og placerede dem på dette skelet. Vi skaber væv fra patientens krop og behandler ham dermed. Derfor er der ingen immunrespons overhovedet. Dette er en meget stor fordel ved regenerativ medicin.
Sundt Moskva
Selv fra et meget dårligt organ kan vi få gode celler ved hjælp af en biopsi.Men vi kan ikke gøre dette med genetisksygdomme, fordi defekten vil være i hele vævet. Her er andre teknologier - vi tager celler fra denne patient, korrigerer defekter, hvordan vi kan helbrede disse celler og derefter arbejde på den samme strategi. Indtil videre er dette desværre eksperimentelt, men der er stadig håb om, at genetiske sygdomme kan behandles.
Vi sporer altid livene til vores patienter i mindst 5-8 år efter transplantation.Vi skal sikre os, at alt bliver godt, først da kan vi sige, at denne teknologi virkede, og at de transplanterede organer fungerer normalt.
Orgeltryk og stoftest
Du kan printe et miniaturehjerte, og inden for to timer vil det allerede banke.For seks år siden begyndte vi at bruge 3D-udskrivning,fordi det var nødvendigt at skalere disse teknologier - før det gjorde vi alt manuelt. Men organer opnået ved trykning havde ikke sådan integritet at blive implanteret i kroppen. Derefter begyndte vi at udvikle mere specifikke printere, der kunne skabe menneskeligt væv. Og de arbejdede på det i 14 år.
De første bioprintereksperimenter blev udførtAlmindelige husholdnings 3D-printere, der er blevet opgraderet i marken. I 2000 oprettede Thomas Boland Lexmark- og HP-maskiner, så der kunne udskrives DNA-fragmenter på dem, og i 2003 patenterede han teknologien.
Nu flerevirksomheder. Organovos bioingeniører har udviklet teknologi til at udskrive levervæv. De trykte også nyrer, der forblev funktionelle i to uger. Indtil videre bruges sådanne kroppe kun til test af medikamenter, men skaberne udelukker ikke, at de snart vil begynde at udvikle udstyr til udskrivning af donororganer.
Russiske bioingeniører fra 3D Bioprinting Solutions udviklede FABION 3D-printeren og gennemførte et vellykket eksperiment med udskrivning af skjoldbruskkirtlen og transplantation af dens eksperimentelle mus.
Fripp Designs-printere er designet af Sheffield University, og printere udskriver øjeproteser. Det samme team udvikler 3D-udskrivningsteknologi til næser, ører og chin.
Noget af udstyret er produceret til vores egetkundernes behov og er ikke beregnet til salg (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). Priserne for kommercielle bioprintere starter fra $10 tusinde (BioBots) og €5 tusinde (CELLINK Inkredible) til $200 tusinde og derover (EnvisionTECs 3D Bioplotter, RegenHUs 3DDiscovery).
Der er fem interessante kriterier for en 3D-printer til orgeltryk.For det første har de meget små dyser, dekan nå op til 2 mikron - dette er 2% af diameteren af et menneskehår. For det andet giver denne printer os præcision, vi kan lægge cellerne ud, hvor de faktisk er nødvendige. Den tredje er bioink, en væske, der passerer gennem dysen. Og så, når det bliver til gelatine, fungerer det allerede som normalt væv. Det næste kriterium er mikrokanaler, de giver næring til den centrale del af cellerne. I det væsentlige er disse bloderstatninger. Og endelig software, der giver dig mulighed for at få et tredimensionelt billede. På denne måde forstår vi, hvad der sker i kroppen, og skaber den struktur, der kræves for et givent organ. For at gøre dette tager vi digitale data fra røntgenbilledet og bruger dem til at skabe en struktur specifikt for denne defekt hos en bestemt patient.
Sundt Moskva
Vi har to certificerede systemer til udskrivning af menneskelige organer.De er godkendt af FDA.Food and Drug Administration i USA - Hi-Tech). I løbet af de sidste seks år har vi brugt en printer til at oprette et såkaldt body-on-a-chip-program. Nu er dette i udviklingsstadiet, fordi det er nødvendigt at sikre levedygtigheden af disse organer, men generelt kan vi lave små lunger, hjerte, blodkar og forbinde hele dette system på chips. Vi kan også oprette miniatureorganer på størrelse med et nålehoved og se, hvordan disse organer reagerer på medicin. For eksempel, hvis en medicin fremskynder hjerterytmen, vil den fremskynde hjerterytmen i vores miniature hjerte. Det er således muligt at identificere bivirkninger af medikamenter, der ikke påvises ved andre test.
Undgå bivirkninger
Ved hjælp af trykte miniatureorganer kan du teste medicinen.For eksempel stoffet "Hismanal", 11 årpå markedet over hele verden. Dette antipsykotikum er også blevet brugt som antihistamin. Efter nogen tids brug blev det klart, at mange patienter oplever bivirkninger forbundet med hjertedysfunktion. Når stoffet blev testet på en celle, var der ingen problemer, når det blev testet på dyr, var der ingen problemer. Da den første, anden og tredje fase af kliniske undersøgelser blev udført, skete der intet. Vi tog denne medicin, brugte den på vores organer på chips, og inden for en uge blev det klart, at denne medicin var giftig for hjertet.
Dette er fordi alle reagerer forskelligt.på stoffer er alle genetisk forskellige, det samme stof behandles forskelligt. Alle har en anden diæt, forskellige levevilkår, forskellige sundhedsmæssige problemer. Dette fungerer som en hindring for at forstå, hvad stoffet rent faktisk gør med organerne. Og hvis vi fjerner al denne interferens og ser direkte på, hvordan stoffet virker på organerne, kan vi straks identificere toksicitet.
I dag udvikler vi et system, som vi kalder "krop på en chip".Det vil især hjælpe med at reducere toksicitet.medicin – for eksempel til at arbejde med kræftpatienter. Vi kan tage en lille kræftcelle og dyrke den og derefter teste kemoterapi på en chip, før vi giver den terapi til patienten. Vi havde en patient med melanom, han var i kemoterapi i seks måneder, der blev brugt mange penge, og tumoren voksede kun. Vi testede et lægemiddel, der ikke var blevet overvejet, og patienten begyndte at få det. To uger senere sagde patienten for første gang, at hans tilstand var i bedring, og lægen bemærkede, at tumoren var aftagende. Det er derfor meget nyttigt at teste medicinen, før den gives til patienten.
Stamceller: Opret noget, der ikke findes
Når du skal dyrke et organ, som patienten aldrig har haft eller har mistet, kan stamceller bruges.For at dyrke en nyre tager vi normalten nyrecelle, for at dyrke urinrøret, tager vi urinrørsceller. Men i tilfælde af stamceller kan vi tage en, der kan blive en celle i lunge, nyre eller blodkar. Der er to hovedtyper af stamceller. En af dem er menneskelige embryonale. De er meget kraftfulde, vokser og kan vokse til noget, men de kan også danne tumorer, så det er meget vanskeligt at bruge dem. På den anden side, hvis vi taler om disse celler hos en voksen, kan de være fedt- eller knoglemarvsceller, de vil ikke danne tumorer, men de vokser ikke så godt.
For første gang blev udtrykket "stamcelle" brugtDen tyske videnskabsmand Valentin Haaker i slutningen af det 19. århundrede. I 1909 foreslog den russiske videnskabsmand Alexander Maksimov, at der er celler i kroppen, der forbliver uændrede, men på det rigtige tidspunkt kan de ændre programmet og blive til celler af en anden type.
Denne teori blev bekræftet i 60'erne.sidste århundrede. Amerikanerne James Till og Ernest McCulloch bestrålede mus med en dødelig dosis stråling og transplanterede dem derefter med en blodstamcelle fra et sundt individ. Det viste sig, at på denne måde kan du gendanne blod og redde mus fra døden. Siden 1964 er denne metode blevet brugt til behandling af blodkræft: patienter ødelægger først deres egne blodlegemer og transplanterer derefter sunde stamceller fra donoren. Effektiviteten af denne metode når 70-80%.
I 1981 Martin Evans og Matthew KaufmanParallelt med Gale Martin blev embryonale stamceller isoleret fra musembryoer. Disse celler kunne eksistere på ubestemt tid uden for kroppen uden at ændre deres egenskaber, og når de kom ind i visse forhold, for eksempel tilbage i kroppen, kunne de blive til væv.
I 1999 rangerede videnskaben opdagelsen af stamceller som en af de tre største opdagelser inden for biologi efter DNA-afkodning og Human Genom-programmet.
I lang tid blev det antaget, at hvis en stamcelleomdannet til en vævscelle, er det umuligt at gøre det til en stilk igen. Imidlertid opdagede japanske Shinya Yamanaka i 2006 en måde at konvertere somatiske celler tilbage til stamceller. For dette modtog han i 2012 Nobelprisen.
Sundt Moskva
For omkring 17 år siden begyndte vi at lede efter en alternativ kilde til stamceller... Det er blevet antydet, at der er en anden type stammeceller til stede i fostervand og i moderkagen, der omgiver barnet i livmoderen. Og vi fandt disse meget kraftige stamceller. De vil ikke danne tumorer og kan udvikle sig til de tre hovedkategorier af væv, der former vores kroppe. Disse celler kan hurtigt dyrkes til tilstrækkeligt antal. På denne måde undgår vi alle begrænsningerne af knoglemarvsceller og andre celletyper. De er nu genstand for en række kliniske undersøgelser og bruges endnu ikke i vid udstrækning.
Jeg vil ikke have, at du tror, at alle problemer allerede er løst, og du kan bare printe organer ud.Det vil tage årtier for disseteknologi kunne udvikle sig. Det er meget vanskeligt, og det tager lang tid for os at udvikle den meget opskrift, der gør det muligt for teknologierne at arbejde optimalt. Derudover er disse dyre teknologier, de vil være vanskelige at replikere, men vi kan bestemt sige, at de har potentiale. Og for os er dette løftet om regenerativ medicin - at gøre patienternes liv bedre.