Starten Sie die Regeneration
Weltweit erste erfolgreiche Organtransplantationist aufgetreten1954 - Chirurg
Jedes Jahr werden weltweit durchschnittlich 100.800 Stück hergestelltOrgantransplantation. Die am häufigsten transplantierten Transplantate sind Nieren (69.400 Operationen), Leber (20.200), Herz (5.400), Lunge (2.400) und Bauchspeicheldrüse (2.400). Die Spende kann verbunden und posthum erfolgen, wenn das gewünschte Organ einer Leiche entnommen wird. Gleichzeitig beträgt beispielsweise in Russland die durchschnittliche Wartezeit auf eine Spenderniere 1,5 bis 2 Jahre. Am Sklifosovsky Research Institute werden jährlich etwa 200 Operationen durchgeführt, während etwa 500 Personen auf der Warteliste stehen.
Die Natur hat Zellen so geschaffen, dass sie immer wissen, was zu tun ist.Sie haben die Fähigkeit, sich jeweils zu regenerierenDie Zelle hat ein solches Potenzial. Hautzellen werden alle zwei Wochen aktualisiert, Darmzellen - zwei Wochen lang - und Gehirnzellen - alle zehn Jahre. Das Problem ist, dass wir kein Gewebe regenerieren, wenn eine Krankheit, Narbe oder Schädigung auftritt. An diesem Punkt stoppt die Regeneration und die regenerative Medizin kann hier helfen. Wir nehmen dem Patienten sehr kleines Muskelgewebe, verarbeiten diese Zellen und platzieren sie in dem Bereich, in dem sich der beschädigte Muskel befindet. Es kann auch bei Patienten mit Verbrennungen angewendet werden: In diesem Fall nehmen wir eine kleine Probe der Haut des Patienten, verarbeiten die Zellen und tragen sie einfach mit einem Spray auf die beschädigten Stellen auf. Wenn der Patient verletzt ist, müssen Sie ihn zuerst behandeln, die Infektion beseitigen und warten, bis die Zeit für die Behandlung bereit ist.
Wachsen Sie ein neues Organ
Anstelle von Zellen können Sie auch das sogenannte Substrat verwenden - eine Art Gebäuderahmen.Seine Materialien sind den Nahtmaterialien sehr ähnlich.Sie lösen sich innerhalb weniger Monate auf und sind für Mensch und Zellen unbedenklich. Wir entnehmen dem Patienten eine kleine Gewebeprobe, verarbeiten diese Zellen dann außerhalb des Körpers, kultivieren sie, machen sie mithilfe eines Gerüsts zu Röhren und implantieren sie dem Patienten. Der gesamte Vorgang dauert etwa 30 Tage. Gleiches gilt für Blutgefäße. Wir legen diese Zellen auf das Material und trainieren dann dieses Organ. Wenn die Kompression zu dem wird, was wir brauchen, werden die Gefäße in den Menschen implantiert. Das komplexeste Organ ist ein festes Organ mit Blutkreislauf, wie das Herz, die Niere und die Leber, da es verschiedene Gewebetypen gibt und sie alle über so viele Blutgefäße verfügen.
Gesundes Moskau
Der einfachste Weg, um einfache Stoffe zu züchten. In der klinischen Praxis wird bereits die Methode der Hautregeneration unter Verwendung spezieller Hydrogele oder Zellen des Patienten angewendet.
Gordana Wunyak-Novakovich von der Columbia University züchtete ein Fragment des Schädelknochens und säte den Rahmen mit Stammzellen.
An der Johns Hopkins University wurden Ärzte von entferntPatienten Ohr und Teil des Schädels vom Tumor betroffen. Sie nahmen das Knorpelgewebe aus Brust, Blutgefäßen und Haut, wuchsen ein neues Ohr an ihrer Hand und transplantierten dann das künstliche Organ.
An den Universitäten Göteborg (Schweden) und Rice (USA) wurden erfolgreiche Experimente zur Kultivierung und Transplantation von Blutgefäßen durchgeführt. Es gibt auch Beispiele für das Wachsen von Muskeln, Blutzellen, Knochenmark und Zähnen.
In Bezug auf die Kultivierung komplexer Organe,Experimente werden immer noch hauptsächlich an Tieren durchgeführt. Es gibt jedoch Beispiele für erfolgreiche Transplantationen künstlich gewachsener Organe an Menschen. Anthony Atala führt seit mehreren Jahren Implantationsoperationen an der aus den Zellen des Patienten gewachsenen Blase durch. Spanische Chirurgen transplantierten eine Luftröhre, die auf der Basis von Spenderkarakas gezüchtet wurde.
Fortgeschrittene Zelltechnologie im Jahr 2002wuchs eine 5 cm lange Miniaturniere einer Kuh unter Verwendung der Klontechnologie, wobei dem Tier Zellen aus dem Ohr entnommen wurden. Neben den Hauptorganen wurde eine Niere implantiert, und sie begann erfolgreich Urin zu produzieren.
Es gibt auch positive Erfahrungen mit der Züchtung und Transplantation von Lebern in Laborratten (University of Massachusetts) und Lungen in Schweinen (University of Texas).
Die Gefäße der transplantierten Organe sind sehr klein.Wir haben diese Arbeit bereits vor 30 Jahren begonnen, aber wires gab keine Technologie. Sie begannen darüber nachzudenken, die Organe Verstorbener zu entnehmen und sie erneut zu verwenden. Sie haben einem verstorbenen Patienten die Leber entnommen und sie sozusagen von innen gewaschen. Nach zwei Wochen sah die Leber immer noch wie eine Leber aus, aber es befanden sich keine Zellen darin. Allerdings konnten wir den Gefäßbaum, etwa das Skelett der Leber, erhalten. Dann nahmen sie die Zellen des Patienten, züchteten sie und platzierten sie auf diesem Skelett. Wir erzeugen Gewebe aus dem Körper des Patienten und behandeln ihn so. Daher gibt es überhaupt keine Immunantwort. Dies ist ein sehr großer Vorteil der regenerativen Medizin.
Gesundes Moskau
Selbst aus einem sehr schlechten Organ können wir durch eine Biopsie gute Zellen gewinnen.Aber wir können das nicht mit genetischen machenKrankheiten, weil der Defekt im gesamten Gewebe sein wird. Hier sind andere Technologien: Wir entnehmen diesem Patienten Zellen, korrigieren Defekte, heilen diese Zellen und arbeiten dann an derselben Strategie. Bisher ist dies leider experimentell, aber es besteht immer noch die Hoffnung, dass genetisch bedingte Krankheiten behandelt werden können.
Wir verfolgen immer das Leben unserer Patienten für mindestens 5 bis 8 Jahre nach der Transplantation.Wir müssen sicherstellen, dass alles gut wird. Nur dann können wir sagen, dass diese Technologie funktioniert hat und die transplantierten Organe normal funktionieren.
Organdruck und Drogentests
Sie können ein Miniaturherz ausdrucken und innerhalb von zwei Stunden schlägt es bereits.Vor sechs Jahren haben wir begonnen, 3D-Druck zu verwenden.weil es notwendig war, diese Technologien zu skalieren - vorher haben wir alles manuell gemacht. Durch Drucken erhaltene Organe hatten jedoch keine solche Integrität, dass sie in den Körper implantiert werden konnten. Dann begannen wir, spezifischere Drucker zu entwickeln, die menschliches Gewebe erzeugen konnten. Und sie haben 14 Jahre daran gearbeitet.
Die ersten Bioprinting-Experimente wurden am durchgeführtGewöhnliche 3D-Haushaltsdrucker, die vor Ort aufgerüstet wurden. Im Jahr 2000 richtete Thomas Boland Lexmark- und HP-Maschinen ein, damit DNA-Fragmente darauf gedruckt werden konnten, und im Jahr 2003 patentierte er die Technologie.
Jetzt mehrereUnternehmen. Die Bioingenieure von Organovo haben Technologien zum Drucken von Lebergewebe entwickelt. Sie druckten auch Nieren, die zwei Wochen lang funktionsfähig blieben. Bisher werden solche Körper nur zum Testen medizinischer Präparate verwendet, aber die Entwickler schließen nicht aus, dass sie bald mit der Entwicklung von Geräten zum Drucken von Spenderorganen beginnen werden.
Russische Bioingenieure von 3D Bioprinting Solutions entwickelten den 3D-Drucker FABION und führten ein erfolgreiches Experiment zum Drucken der Schilddrüse und zum Transplantieren ihrer experimentellen Maus durch.
Die von der Sheffield University entworfenen Drucker von Fripp Designs drucken Augenprothesen. Das gleiche Team entwickelt eine 3D-Drucktechnologie für Nasen, Ohren und Kinn.
Ein Teil der Ausrüstung wird für uns selbst hergestelltBedürfnisse der Kunden und ist nicht zum Verkauf bestimmt (FABION, Organovos s NovoGen MMX). Die Preise für kommerzielle Biodrucker beginnen bei 10.000 US-Dollar (BioBots) und 5.000 Euro (CELLINK Inkredible) bis zu 200.000 US-Dollar und mehr (3D-Bioplotter von EnvisionTEC, 3DDiscovery von RegenHU).
Es gibt fünf interessante Kriterien für einen 3D-Drucker zum Drucken von Organen.Erstens haben sie sehr kleine Düsenkann bis zu 2 Mikrometer erreichen – das sind 2 % des Durchmessers eines menschlichen Haares. Zweitens gibt uns dieser Drucker Präzision, wir können die Zellen dort anordnen, wo sie tatsächlich benötigt werden. Die dritte ist Bioink, eine Flüssigkeit, die durch die Düse fließt. Und wenn es dann zu Gelatine wird, funktioniert es bereits wie normales Gewebe. Das nächste Kriterium sind Mikrokanäle, sie versorgen den zentralen Teil der Zellen mit Nährstoffen. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um Blutersatzstoffe. Und schließlich eine Software, die Ihnen ein dreidimensionales Bild ermöglicht. Auf diese Weise verstehen wir, was im Körper passiert, und schaffen die Struktur, die für ein bestimmtes Organ erforderlich ist. Dazu nehmen wir digitale Daten aus dem Röntgenbild auf und erstellen daraus eine Struktur speziell für diesen Defekt bei einem bestimmten Patienten.
Gesundes Moskau
Wir verfügen über zwei zertifizierte Systeme zum Drucken menschlicher Organe.Sie sind von der FDA zugelassen.Food and Drug Administration in den Vereinigten Staaten - Hi-Tech). In den letzten sechs Jahren haben wir mit einem Drucker das sogenannte Body-on-a-Chip-Programm erstellt. Dies befindet sich in der Entwicklungsphase, da es notwendig ist, die Lebensfähigkeit dieser Organe sicherzustellen, aber im Allgemeinen können wir Miniaturlungen, Herz, Blutgefäße herstellen und dieses gesamte System auf Chips verbinden. Wir können auch Miniaturorgane von der Größe eines Stecknadelkopfes erstellen und sehen, wie diese Organe auf Medikamente reagieren. Wenn ein Medikament beispielsweise die Herzfrequenz beschleunigt, beschleunigt es die Herzfrequenz in unserem Miniaturherz. Somit ist es möglich, Nebenwirkungen von Arzneimitteln zu identifizieren, die durch andere Tests nicht erkannt werden.
Vermeiden Sie Nebenwirkungen
Mit gedruckten Miniaturorganen können Sie das Arzneimittel testen.Zum Beispiel das Medikament „Hismanal“, 11 Jahreauf der ganzen Welt auf dem Markt. Dieses Antipsychotikum wurde auch als Antihistaminikum verwendet. Nach einiger Zeit der Anwendung stellte sich heraus, dass bei vielen Patienten Nebenwirkungen im Zusammenhang mit einer Herzfunktionsstörung auftreten. Als das Medikament an einer Zelle getestet wurde, gab es keine Probleme; als es an Tieren getestet wurde, gab es keine Probleme. Als die ersten, zweiten und dritten klinischen Studien durchgeführt wurden, passierte nichts. Wir nahmen dieses Medikament ein, verwendeten es auf Chips auf unseren Organen und innerhalb einer Woche wurde klar, dass dieses Medikament toxisch für das Herz war.
Dies liegt daran, dass jeder anders reagiert.Bei Medikamenten ist alles genetisch unterschiedlich, dasselbe Medikament wird unterschiedlich verarbeitet. Jeder hat eine andere Ernährung, unterschiedliche Lebensbedingungen, unterschiedliche gesundheitliche Probleme. Dies behindert das Verständnis, was die Medizin tatsächlich mit den Organen tut. Und wenn wir all diese Hindernisse beseitigen und direkt sehen, wie das Arzneimittel auf die Organe wirkt, können wir sofort Toxizität feststellen.
Heute entwickeln wir ein System, das wir "Body on a Chip" nennen.Es wird insbesondere dazu beitragen, die Toxizität zu reduzieren.Medikamente - zum Beispiel für die Arbeit mit Krebspatienten. Wir können eine kleine Krebszelle nehmen und sie züchten und dann die Chemotherapie auf einem Chip testen, bevor wir diese Therapie dem Patienten geben. Wir hatten einen Melanompatienten, der sechs Monate lang eine Chemotherapie erhielt, viel Geld ausgegeben wurde und der Tumor nur wuchs. Wir testeten ein Medikament, das nicht in Betracht gezogen worden war, und der Patient erhielt es. Zwei Wochen später sagte der Patient zum ersten Mal, dass sich sein Zustand verbesserte, und der Arzt stellte fest, dass der Tumor zurückging. Daher ist es sehr sinnvoll, das Arzneimittel zu testen, bevor es dem Patienten verabreicht wird.
Stammzellen: Erstellen, was nicht ist
Wenn Sie ein Organ züchten müssen, das der Patient nie hatte oder verloren hat, können Stammzellen verwendet werden.Normalerweise nehmen wir, um eine Niere wachsen zu lassenNierenzelle, um die Harnröhre wachsen zu lassen, nehmen wir die Zellen der Harnröhre. Aber im Fall von Stammzellen können wir eine nehmen, die zu einer Zelle in einer Lunge, Niere oder einem Blutgefäß werden kann. Es gibt zwei Haupttypen von Stammzellen. Einer von ihnen ist menschlich embryonal. Sie sind sehr mächtig, wachsen und können sich in alles verwandeln, aber sie können auch Tumore bilden, so dass es sehr schwierig ist, sie zu verwenden. Wenn wir dagegen bei Erwachsenen über diese Zellen sprechen, können sie Fett- oder Knochenmarkszellen sein, sie bilden keine Tumore, aber sie wachsen nicht so gut.
Zum ersten Mal wird der Begriff "Stammzelle" verwendetDer deutsche Wissenschaftler Valentin Haacker Ende des 19. Jahrhunderts. 1909 schlug der russische Wissenschaftler Alexander Maximov vor, dass es Zellen im Körper gibt, die unverändert bleiben, aber zum richtigen Zeitpunkt das Programm ändern und sich in Zellen eines anderen Typs verwandeln können.
Diese Theorie wurde in den 60er Jahren bestätigt.letztes Jahrhundert. Die Amerikaner James Till und Ernest McCullough bestrahlten die Mäuse mit einer tödlichen Dosis Strahlung und transplantierten sie dann mit einer Stammzelle eines gesunden Individuums. Es stellte sich heraus, dass es auf diese Weise möglich ist, Blut wiederherzustellen und Mäuse vor dem Tod zu retten. Seit 1964 wird diese Methode bei der Behandlung von Blutkrebs eingesetzt: Patienten zerstören zunächst ihre eigenen Blutzellen und transplantieren dann gesunde Stammzellen vom Spender. Die Wirksamkeit dieser Methode erreicht 70–80%.
Im Jahr 1981 Martin Evans und Matthew KaufmanParallel zu Gail Martin wurden embryonale Stammzellen aus Mausembryonen isoliert. Diese Zellen könnten unbegrenzt außerhalb des Körpers existieren, ohne ihre Eigenschaften zu ändern, und wenn sie in bestimmte Zustände geraten, beispielsweise zurück in den Körper, verwandeln sie sich in Gewebe.
1999 stufte das Wissenschaftsmagazin die Entdeckung von Stammzellen nach der Entschlüsselung der DNA und des Humangenomprogramms als eine der drei größten Entdeckungen in der Biologie ein.
Lange Zeit glaubte man, dass eine StammzelleIn eine Gewebezelle verwandelt, ist es unmöglich, sie wieder zum Stiel zu bringen. Im Jahr 2006 entdeckte der Japaner Xinya Yamanaka jedoch einen Weg, somatische Zellen wieder in Stammzellen umzuwandeln. Dafür erhielt er 2012 den Nobelpreis.
Gesundes Moskau
Vor ungefähr 17 Jahren haben wir begonnen, nach einer alternativen Quelle für Stammzellen zu suchen.. Vorgeschlagen, dass es eine andere Art von Stiel gibtZellen im Fruchtwasser und in der Plazenta, mit denen das Baby in der Gebärmutter umgeben ist. Und wir haben diese sehr starken Stammzellen gefunden. Sie bilden keine Tumore und können sich in drei Hauptkategorien von Gewebe verwandeln, die unseren Körper bilden. Diese Zellen können schnell in ausreichenden Mengen gezüchtet werden. Auf diese Weise vermeiden wir alle Einschränkungen von Knochenmarkszellen und anderen Zelltypen. Jetzt sind sie Gegenstand einer Reihe klinischer Studien und werden bisher nicht sehr häufig eingesetzt.
Ich möchte nicht, dass Sie denken, dass alle Probleme bereits gelöst sind und Sie einfach Organe ausdrucken können.Dafür wird es Jahrzehnte dauernTechnologie könnte sich weiterentwickeln. Dies ist sehr schwierig, und es braucht viel Zeit, um genau das Rezept zu entwickeln, mit dem die Technologien optimal funktionieren. Darüber hinaus handelt es sich um teure Technologien, deren Replikation schwierig sein wird, aber wir können mit Sicherheit sagen, dass sie Potenzial haben. Und für uns ist dies das Versprechen der regenerativen Medizin - das Leben der Patienten zu verbessern.