Comienza la regeneración
El primer trasplante de órganos exitoso del mundoha ocurridoEn 1954 se convirtió en cirujano
Cada año se fabrican una media de 100.800 en todo el mundotransplante de Organos. Los trasplantes más habituales son los de riñón (69.400 operaciones), hígado (20.200), corazón (5.400), pulmones (2.400) y páncreas (2.400). La donación puede ser relacionada y póstuma, cuando el órgano deseado se extrae de un cadáver. Al mismo tiempo, en Rusia, por ejemplo, el período medio de espera para un riñón donado es de 1,5 a 2 años. En el Instituto de Investigación Sklifosovsky se realizan unas 200 operaciones al año, mientras que hay aproximadamente 500 personas en lista de espera.
La naturaleza ha creado las células de tal manera que siempre saben qué hacer.Tienen la capacidad de regenerarse, cada unoLa célula tiene tal potencial. Las células de la piel se actualizan cada dos semanas, las células intestinales, durante dos semanas, y las células cerebrales, cada diez años. El problema es que no regeneramos tejido cuando ocurre una enfermedad, cicatriz o daño. En este punto, la regeneración se detiene y la medicina regenerativa puede ayudar aquí. Tomamos tejido muscular muy pequeño del paciente, luego procesamos estas células y las colocamos en el área donde se encuentra el músculo dañado. También se puede usar para pacientes con quemaduras: en este caso tomamos una pequeña muestra de la piel del paciente, luego procesamos las células y simplemente las aplicamos a las áreas dañadas con un aerosol. Además, si el paciente está lesionado, primero debe tratarlo, deshacerse de la infección y esperar el momento para estar listo para el tratamiento.
Crecer un nuevo órgano
En lugar de celdas, puede usar el llamado sustrato, una especie de marco de construcción.Sus materiales son muy similares a los materiales de sutura.Se disuelven en unos meses y son seguros para los humanos y las células. Tomamos una pequeña muestra de tejido del paciente, luego procesamos esas células fuera del cuerpo, las cultivamos, usamos un andamio para hacerlas tubulares y las implantamos en el paciente. Todo el proceso dura aproximadamente 30 días. Lo mismo se aplica a los vasos sanguíneos. Colocamos estas células en el material y luego entrenamos este órgano. Cuando la compresión es lo que necesitamos, los vasos se implantan en las personas. El órgano más complejo es un órgano sólido con circulación sanguínea, como el corazón, el riñón y el hígado, porque hay diferentes tipos de tejidos y todos tienen muchos vasos sanguíneos.
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La forma más fácil de cultivar telas simples. En la práctica clínica, el método de regeneración de la piel utilizando hidrogeles o células especiales del paciente ya se utiliza.
Gordana Wunyak-Novakovich, de la Universidad de Columbia, desarrolló un fragmento del hueso del cráneo, sembrando el marco con células madre.
En la Universidad Johns Hopkins, médicos retirados depacientes del oído y parte del cráneo afectados por el tumor. Tomando el tejido cartilaginoso del cofre, los vasos sanguíneos y la piel, le crecieron una nueva oreja en la mano y luego trasplantaron el órgano artificial a su lugar.
Experimentos exitosos sobre el cultivo y el trasplante de vasos sanguíneos se llevaron a cabo en las universidades de Gotemburgo (Suecia) y Rice (EE. UU.). También hay ejemplos de crecimiento muscular, células sanguíneas, médula ósea y dientes.
En cuanto al cultivo de órganos complejos,Los experimentos todavía se llevan a cabo principalmente en animales. Sin embargo, hay ejemplos de trasplantes exitosos de órganos cultivados artificialmente a personas. Durante varios años, Anthony Atala ha estado realizando operaciones de implantación en la vejiga cultivada de las células del paciente. Los cirujanos españoles trasplantaron una tráquea cultivada a base de caracas de donantes.
Tecnología celular avanzada en 2002Creció un riñón en miniatura de una vaca de 5 cm de largo usando tecnología de clonación, tomando células del oído del animal. Se implantó un riñón junto a los órganos principales, y ella comenzó a producir orina con éxito.
También existe experiencia positiva en el cultivo y trasplante de hígados en ratas de laboratorio (Universidad de Massachusetts) y pulmones en cerdos (Universidad de Texas).
Los vasos de los órganos trasplantados son muy pequeños.Ya iniciamos este trabajo hace 30 años, peroNo había tecnología. Comenzaron a pensar en tomar órganos de personas que habían muerto y utilizarlos nuevamente. Le quitaron el hígado a un paciente fallecido y, por así decirlo, lo lavaron por dentro. Después de dos semanas, el hígado todavía parecía un hígado, pero no había células en su interior. Sin embargo, pudimos preservar el árbol vascular, como el esqueleto del hígado. Luego tomaron las células del paciente, las cultivaron y las colocaron en este esqueleto. Creamos tejido del cuerpo del paciente y así lo tratamos. Por tanto, no hay ninguna respuesta inmune. Esta es una gran ventaja de la medicina regenerativa.
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Incluso de un órgano muy malo, podemos obtener células buenas mediante una biopsia.Pero no podemos hacer esto con genéticaenfermedades, porque el defecto estará en todo el tejido. Aquí hay otras tecnologías: tomamos células de este paciente, corregimos defectos, cómo curar estas células y luego trabajamos en la misma estrategia. Hasta ahora, desafortunadamente, esto es experimental, pero todavía hay esperanza de que las enfermedades genéticas puedan ser tratadas.
Siempre rastreamos la vida de nuestros pacientes durante al menos 5–8 años después del trasplante.Debemos asegurarnos de que todo estará bien, solo así podremos decir que esta tecnología funcionó y los órganos trasplantados están funcionando normalmente.
Impresión de órganos y pruebas de drogas.
Puedes imprimir un corazón en miniatura y en dos horas ya estará latiendo.Hace seis años, comenzamos a usar la impresión 3D,porque era necesario escalar estas tecnologías, antes de eso hicimos todo manualmente. Pero los órganos obtenidos por impresión no tenían tal integridad para ser implantados en el cuerpo. Luego comenzamos a desarrollar impresoras más específicas que podrían crear tejido humano. Y trabajaron en ello durante 14 años.
Los primeros experimentos de bioimpresión se realizaron enImpresoras 3D domésticas ordinarias que se han actualizado en el campo. En 2000, Thomas Boland instaló máquinas Lexmark y HP para poder imprimir fragmentos de ADN en ellas, y en 2003 patentó la tecnología.
Ahora variosempresas. Los bioingenieros de Organovo han desarrollado tecnología para imprimir tejido hepático. También imprimieron riñones que permanecieron funcionales durante dos semanas. Hasta ahora, estos cuerpos se usan solo para probar preparaciones médicas, pero los creadores no excluyen que pronto comenzarán a desarrollar equipos para imprimir órganos de donantes.
Los bioingenieros rusos de 3D Bioprinting Solutions desarrollaron la impresora 3D FABION y realizaron un experimento exitoso en la impresión de la glándula tiroides y el trasplante de su ratón experimental.
Diseñado por la Universidad de Sheffield, las impresoras Fripp Designs imprimen prótesis de ojo. El mismo equipo está desarrollando tecnología de impresión 3D para narices, orejas y mentones.
Algunos de los equipos son producidos por nosotros mismos.necesidades de los clientes y no está destinado a la venta (FABION, NovoGen MMX de Organovo). Los precios de las bioimpresoras comerciales van desde 10.000 dólares (BioBots) y 5.000 euros (CELLINK Inkredible) hasta 200.000 dólares o más (3D Bioplotter de EnvisionTEC, 3DDiscovery de RegenHU).
Hay cinco criterios interesantes para una impresora 3D para imprimir órganos.En primer lugar, tienen boquillas muy pequeñas,Puede alcanzar hasta 2 micrones, lo que representa el 2% del diámetro de un cabello humano. En segundo lugar, esta impresora nos brinda precisión, podemos colocar las celdas donde realmente se necesitan. El tercero es la biotinta, un líquido que pasa por la boquilla. Y luego, cuando se convierte en gelatina, ya funciona como tejido normal. El siguiente criterio son los microcanales, aportan nutrición a la parte central de las células. Básicamente, se trata de sustitutos de la sangre. Y por último, software que permite tener una imagen tridimensional. De esta manera entendemos lo que sucede en el cuerpo y creamos la estructura necesaria para un órgano determinado. Para ello, tomamos datos digitales de la radiografía y los utilizamos para crear una estructura específica para este defecto en un paciente en particular.
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Disponemos de dos sistemas certificados para la impresión de órganos humanos.Están aprobados por la FDA.Administración de Alimentos y Medicamentos en los Estados Unidos - Hi-Tech). En los últimos seis años, hemos utilizado una impresora para crear el llamado programa de cuerpo en chip. Ahora esto está en la etapa de desarrollo, porque es necesario asegurar la viabilidad de estos órganos, pero en general podemos hacer pulmones, corazón, vasos sanguíneos en miniatura y conectar todo este sistema en chips. También podemos crear órganos en miniatura del tamaño de una cabeza de alfiler y ver cómo estos órganos responden a los medicamentos. Por ejemplo, si un medicamento acelera su ritmo cardíaco, acelerará su ritmo cardíaco en nuestro corazón en miniatura. Por lo tanto, es posible identificar los efectos secundarios de los medicamentos que no son detectados por otras pruebas.
Evitar los efectos secundarios.
Usando órganos en miniatura impresos, puede probar el medicamento.Por ejemplo, la droga "Hismanal", 11 años.en el mercado en todo el mundo. Este antipsicótico también se ha utilizado como antihistamínico. Después de algún tiempo de su uso, quedó claro que muchos pacientes experimentan efectos secundarios asociados con la disfunción cardíaca. Cuando el fármaco se probó en una célula, no hubo problemas; cuando se probó en animales, no hubo problemas. Cuando se realizaron los estudios clínicos de primera, segunda y tercera etapa, no pasó nada. Tomamos este medicamento, lo usamos en nuestros órganos en chips y en una semana quedó claro que este medicamento era tóxico para el corazón.
Esto se debe al hecho de que todos reaccionan de manera diferente.para las drogas, todo es genéticamente diferente, el mismo medicamento se procesará de manera diferente. Cada persona tiene una dieta diferente, diferentes condiciones de vida, diferentes dificultades de salud. Esto actúa como un obstáculo para comprender lo que el medicamento realmente hace con los órganos. Y si eliminamos todos estos obstáculos y vemos directamente cómo actúa el medicamento en los órganos, podemos detectar inmediatamente la toxicidad.
Hoy estamos desarrollando un sistema que llamamos "cuerpo en un chip".Ayudará particularmente a reducir la toxicidad.medicamentos, por ejemplo, para trabajar con pacientes con cáncer. Podemos tomar una pequeña célula cancerosa y hacerla crecer, y luego probar la quimioterapia en un chip antes de administrar esa terapia al paciente. Tuvimos un paciente con melanoma, estuvo seis meses en quimioterapia, se gastó mucho dinero y el tumor solo creció. Probamos un fármaco que no había sido considerado y el paciente empezó a recibirlo. Dos semanas después, el paciente dijo por primera vez que su estado estaba mejorando y el médico notó que el tumor estaba disminuyendo. Por tanto, es muy útil probar el medicamento antes de dárselo al paciente.
Células madre: crea lo que no es
Cuando se necesita hacer crecer un órgano que el paciente nunca ha tenido o ha perdido, se pueden utilizar células madre.Por lo general, para desarrollar un riñón, tomamoscélulas del riñón, para crecer la uretra, tomamos las células de la uretra. Pero en el caso de las células madre, podemos tomar una que puede convertirse en una célula en un pulmón, riñón o vaso sanguíneo. Hay dos tipos principales de células madre. Uno de ellos es el embrionario humano. Son muy potentes, crecen y pueden convertirse en cualquier cosa, pero también pueden formar tumores, por lo que es muy difícil usarlos. Por otro lado, si hablamos de estas células en un adulto, pueden ser células grasas o de médula ósea, no formarán tumores, pero no crecerán tan bien.
Por primera vez, el término "célula madre" utilizadoEl científico alemán Valentin Haacker a finales del siglo XIX. En 1909, el científico ruso Alexander Maximov sugirió que hay células en el cuerpo que permanecen sin cambios, pero en el momento adecuado pueden cambiar el programa y convertirse en células de un tipo diferente.
Esta teoría fue confirmada en los años 60.siglo pasado Los estadounidenses James Till y Ernest McCullough irradiaron a los ratones con una dosis letal de radiación y luego los trasplantaron con una célula madre de un individuo sano. Resultó que de esta manera es posible restaurar la sangre y salvar a los ratones de la muerte. Desde 1964, este método se ha utilizado en el tratamiento del cáncer de sangre: los pacientes primero destruyen sus propias células sanguíneas y luego trasplantan células madre sanas del donante. La efectividad de este método alcanza el 70–80%.
En 1981, Martin Evans y Matthew KaufmanParalelamente a Gail Martin, se aislaron células madre embrionarias de embriones de ratón. Estas células pueden existir indefinidamente fuera del cuerpo sin cambiar sus propiedades, y cuando entran en ciertas condiciones, por ejemplo, de regreso al cuerpo, se convierten en tejidos.
En 1999, la revista Science clasificó el descubrimiento de células madre como uno de los tres mayores descubrimientos en biología, después de decodificar el ADN y el programa Genoma Humano.
Durante mucho tiempo se creía que si una célula madreconvertido en una célula de tejido, es imposible hacer que vuelva a provenir. Sin embargo, en 2006, la japonesa Xinya Yamanaka descubrió una forma de convertir las células somáticas en células madre. Por esto, en 2012, recibió el Premio Nobel.
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Hace unos 17 años, comenzamos a buscar una fuente alternativa de células madre.. Sugirió que hay otro tipo de tallocélulas presentes en el líquido amniótico y en la placenta con la que el bebé está rodeado en el útero. Y encontramos estas células madre muy poderosas. No formarán tumores y pueden convertirse en tres categorías principales de tejido que forman nuestro cuerpo. Estas células pueden crecer rápidamente en cantidades suficientes. De esta manera, evitamos todas las limitaciones de las células de la médula ósea y otros tipos de células. Ahora son objeto de una serie de estudios clínicos y hasta ahora no se usan mucho.
No quiero que pienses que todos los problemas ya están resueltos y que puedes simplemente imprimir órganos.Tomará décadas para estosLa tecnología podría evolucionar. Esto es muy difícil y nos lleva mucho tiempo desarrollar la receta que permitirá que las tecnologías funcionen de manera óptima. Además, estas son tecnologías costosas, será difícil replicarlas, pero podemos decir con certeza que tienen potencial. Y para nosotros, esta es la promesa de la medicina regenerativa: mejorar la vida de los pacientes.