התחל התחדשות
השתלת האיברים המוצלחת הראשונה בעולםהתרחשבשנת 1954 - מנתח
מדי שנה, ממוצע של 100,800 מיוצרים ברחבי העולםהשתלות איברים. ההשתלות המושתלות הנפוצות ביותר הן כליות (69,400 ניתוחים), כבד (20,200), לב (5,400), ריאות (2,400) וללב (2,400). תרומה יכולה להיות קשורה ולאחר מוות, כאשר האיבר הרצוי נלקח מגופה. יחד עם זאת, ברוסיה, למשל, תקופת ההמתנה הממוצעת לכליה תורמת היא 1.5-2 שנים. במכון המחקר סקליפוסובסקי מבוצעות כ-200 ניתוחים בשנה, כאשר ברשימת ההמתנה כ-500 איש.
הטבע יצר תאים בצורה כזו שהם תמיד יודעים מה לעשות.יש להם את היכולת להתחדש, כל אחדלתא יש פוטנציאל כזה. תאי העור מתעדכנים כל שבועיים, תאי מעיים - למשך שבועיים, ותאי מוח - כל עשר שנים. הבעיה היא שאנחנו לא מחדשים רקמות כאשר מתרחשת מחלה, צלקת או נזק. בשלב זה התחדשות נעצרת, ורפואה מחודשת יכולה לעזור כאן. אנו לוקחים רקמות שרירים קטנות מאוד מהמטופל, ואז אנו מעבדים את התאים האלה ומניחים אותם באזור בו נמצא השריר הפגוע. זה יכול לשמש גם לחולים עם כוויות: במקרה זה אנו לוקחים דגימה קטנה מעור העור של המטופל, ואז אנו מעבדים את התאים ופשוט מורחים אותם על האזורים הפגועים בעזרת תרסיס. יתר על כן, אם המטופל נפצע, עליך לטפל בו תחילה, להיפטר מהזיהום ולחכות לזמן שיהיה מוכן לטיפול.
גדל איבר חדש
במקום תאים, תוכלו להשתמש במצע המכונה - סוג של מסגרת בנייה.החומרים שלו דומים מאוד לחומרי תפרים.הם מתמוססים תוך מספר חודשים והם בטוחים לבני אדם ולתאים. אנחנו לוקחים דגימה קטנה של רקמה מהמטופל, ואז אנחנו מעבדים את התאים האלה מחוץ לגוף, מטפחים אותם, משתמשים בפיגום כדי להפוך אותם לצינוריים ומשתילים אותו במטופל. התהליך כולו אורך כ-30 יום. כך גם לגבי כלי דם. אנחנו שמים את התאים האלה על החומר, ואז אנחנו מאמנים את האיבר הזה. כאשר הדחיסה הופכת למה שאנו צריכים, הכלים מושתלים באנשים. האיבר המורכב ביותר הוא איבר מוצק עם זרימת דם, כמו הלב, הכליה והכבד, מכיוון שיש סוגים שונים של רקמות, ולכולן יש כל כך הרבה כלי דם.
מוסקבה הבריאה
הדרך הקלה ביותר לגדל בדים פשוטים. בפרקטיקה הקלינית כבר נעשה שימוש בשיטת התחדשות העור באמצעות הידרוגלים או תאים מיוחדים של המטופל.
גורדנה וווניאק-נובקוביץ 'מאוניברסיטת קולומביה גידל שבר בעצם הגולגולת, זרע את המסגרת בתאי גזע.
באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, הרופאים הורחקוהאוזניים של החולים וחלק מהגולגולת המושפעת מהגידול. כשהם לוקחים את הרקמה הסחוסית מהחזה, מכלי הדם והעור, הם הצמיחו אוזן חדשה על ידה ואז השתילו את האיבר המלאכותי למקומו.
ניסויים מוצלחים על טיפוח והשתלת כלי דם נערכו באוניברסיטאות גטבורג (שוודיה) ו רייס (ארה"ב). יש גם דוגמאות לגידול שרירים, תאי דם, מח עצם ושיניים.
לגבי טיפוח של איברים מורכבים,ניסויים עדיין נערכים בעיקר על בעלי חיים. עם זאת, יש דוגמאות להשתלות מוצלחות של איברים שגדלו באופן מלאכותי לאנשים. במשך מספר שנים מבצע אנתוני אטאלה פעולות השתלה על שלפוחית השתן שגדלה מתאי המטופל. מנתחים ספרדיים השתילו קנה הנשימה שגדל על בסיס קרקאות תורמות.
טכנולוגיית תאים מתקדמת בשנת 2002גידלה כליה זעירה באורך 5 ס"מ של פרה בטכנולוגיית שיבוט, והוציאה תאים מאוזן החיה. ליד האיברים הראשיים הושתלה כליה והיא החלה לייצר שתן בהצלחה.
יש גם ניסיון חיובי בגידול והשתלת כבדים לחולדות מעבדה (אוניברסיטת מסצ'וסטס) וריאות לחזירים (אוניברסיטת טקסס).
כלי האיברים המושתלים הם קטנים מאוד.כבר התחלנו את העבודה הזו לפני 30 שנה, אבל אנחנולא הייתה טכנולוגיה. הם התחילו לחשוב לקחת איברים של אנשים שמתו ולהשתמש בהם שוב. הם הוציאו את הכבד מחולה שנפטר וכביכול שטפו אותו מבפנים. לאחר שבועיים, הכבד עדיין נראה כמו כבד, אבל לא היו תאים בפנים. עם זאת, הצלחנו לשמר את עץ כלי הדם, כמו שלד הכבד. אחר כך הם לקחו את התאים של החולה, גידלו אותם והניחו אותם על השלד הזה. אנו יוצרים רקמה מגופו של המטופל וכך מטפלים בו. לכן אין תגובה חיסונית כלל. זהו יתרון גדול מאוד של רפואה רגנרטיבית.
מוסקבה הבריאה
אפילו מאיבר רע מאוד, אנו יכולים לקבל תאים טובים באמצעות ביופסיה.אך איננו יכולים לעשות זאת בגנטיותמחלות, מכיוון שהמום יהיה ברקמה כולה. להלן טכנולוגיות אחרות - אנו לוקחים תאים ממטופל זה, מתקנים פגמים, כיצד לרפא תאים אלה ואז עובדים על אותה אסטרטגיה. עד כה, למרבה הצער, זהו ניסוי, אך עדיין יש תקווה שניתן לטפל במחלות גנטיות.
אנו תמיד מתחקים אחר חייהם של מטופלינו במשך 5-8 שנים לפחות לאחר ההשתלה.עלינו לוודא שהכל יהיה בסדר, רק אז נוכל לומר שהטכנולוגיה הזו עבדה והאיברים המושתלים פועלים כרגיל.
הדפסת איברים ובדיקת סמים
אפשר להדפיס לב מיניאטורי, ותוך שעתיים הוא כבר יפעום.לפני שש שנים התחלנו להשתמש בהדפסת תלת מימד,מכיוון שהיה צורך בקנה מידה של טכנולוגיות אלה - לפני כן עשינו הכל ידנית. אולם לאיברים שהושגו בהדפסה לא הייתה שלמות כזו שהושתל בגוף. ואז התחלנו לפתח מדפסות ספציפיות יותר שיכולות ליצור רקמות אנושיות. והם עבדו על זה 14 שנה.
הניסויים הראשונים להדפסה ביולוגית נערכומדפסות תלת מימד ביתיות רגילות ששודרגו בתחום. בשנת 2000 הקים תומס בולנד מכונות של לקסמרק ו- HP כך שניתן יהיה להדפיס עליהם שברי DNA, ובשנת 2003 רשם פטנט על הטכנולוגיה.
עכשיו כמהחברות. אנשי ההנדסה הביולוגית של אורגובו פיתחו טכנולוגיה להדפסת רקמות כבד. הם גם הדפיסו כליות שנשארו פונקציונליים במשך שבועיים. עד כה, גופים כאלה משמשים רק לבדיקת תכשירים רפואיים, אך היוצרים אינם שוללים כי בקרוב יתחילו לפתח ציוד להדפסת איברי תורם.
מהנדסי ביו-רוסיה מבית 3D Bioprinting Solutions פיתחו את מדפסת ה- 3D FABION וערכו ניסוי מוצלח בהדפסת בלוטת התריס ובהשתלת עכבר הניסוי שלה.
פריפ מעצבים מדפסות תותבות עיניים בעיצוב אוניברסיטת שפילד. אותו צוות מפתח טכנולוגית הדפסת תלת מימד לאף, אוזניים וסנטרים.
חלק מהציוד מיוצר עבורנוצרכי הלקוחות ואינה מיועדת למכירה (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). המחירים עבור מדפסות ביולוגיות מסחריות מתחילים מ-10 אלף דולר (BioBots) ו-5 אלף אירו (CELLINK Inkredible) ל-200 אלף דולר ומעלה (ה-3D Bioplotter של EnvisionTEC, 3DDiscovery של RegenHU).
ישנם חמישה קריטריונים מעניינים עבור מדפסת תלת ממדית להדפסת איברים.ראשית, יש להם חרירים קטנים מאוד, הםיכול להגיע עד 2 מיקרון - זה 2% מקוטר שערה אנושית. שנית, המדפסת הזו נותנת לנו דיוק, אנחנו יכולים לפרוס את התאים במקום שבו הם באמת נחוצים. השלישי הוא bioink, נוזל שעובר דרך הזרבובית. ואז, כשהוא הופך לג'לטין, הוא כבר מתפקד כרקמה רגילה. הקריטריון הבא הוא microchannels, הם מספקים תזונה לחלק המרכזי של התאים. בעיקרו של דבר, אלו הם תחליפי דם. ולבסוף, תוכנה שמאפשרת לקבל תמונה תלת מימדית. כך אנו מבינים מה קורה בגוף ויוצרים את המבנה הנדרש לאיבר נתון. לשם כך, אנו לוקחים נתונים דיגיטליים מצילום הרנטגן ומשתמשים בהם כדי ליצור מבנה ספציפי לפגם זה במטופל מסוים.
מוסקבה הבריאה
יש לנו שתי מערכות מוסמכות להדפסת איברים אנושיים.הם מאושרים על ידי ה- FDA.מנהל המזון והתרופות בארצות הברית - היי טק. בשש השנים האחרונות השתמשנו במדפסת כדי ליצור את מה שמכונה תוכנית body-on-a-chip. עכשיו זה בשלב ההתפתחות, מכיוון שיש צורך להבטיח את הכדאיות של איברים אלה, אך באופן כללי אנו יכולים ליצור ריאות, לב, כלי דם זעירים ולחבר את כל המערכת הזו על גבי שבבים. אנו יכולים גם ליצור איברים זעירים בגודל של ראש סיכה ולראות כיצד איברים אלו מגיבים לתרופות. לדוגמה, אם תרופה מזרזת את הדופק שלך, היא תאיץ את הדופק שלך בלב המיניאטורי שלנו. כך, ניתן לזהות תופעות לוואי של תרופות שלא מתגלות על ידי בדיקות אחרות.
הימנע מתופעות לוואי
בעזרת איברים זעירים מודפסים תוכלו לבדוק את התרופה.לדוגמה, התרופה "Hismanal", 11 שניםבשוק בכל העולם. תרופה אנטי פסיכוטית זו שימשה גם כאנטיהיסטמין. לאחר זמן מה של השימוש בו, התברר שחולים רבים חווים תופעות לוואי הקשורות לתפקוד לקוי של הלב. כשהתרופה נוסתה על תא, לא היו בעיות כשהיא נוסתה על בעלי חיים, לא היו בעיות. כאשר נערכו מחקרים קליניים בשלב הראשון, השני והשלישי, דבר לא קרה. לקחנו את התרופה הזו, השתמשנו בה על האיברים שלנו על צ'יפס, ותוך שבוע התברר שהתרופה הזו רעילה ללב.
זה נובע מהעובדה שכולם מגיבים אחרת.לגבי תרופות, הכל שונה גנטית, אותה תרופה תעובד אחרת. לכל אחד תזונה שונה, תנאי חיים שונים, קשיים בריאותיים שונים. זה פועל כמכשול להבנת מה התרופה עושה בעצם עם האיברים. ואם נסיר את כל המכשולים הללו ונראה ישירות כיצד התרופה פועלת על האיברים, נוכל לגלות מיד רעילות.
כיום אנו מפתחים מערכת שאנו מכנים אותה "גוף על שבב".זה יעזור במיוחד להפחית רעילות.תרופות - למשל לעבודה עם חולי סרטן. אנחנו יכולים לקחת תא סרטני קטן ולגדל אותו, ואז לבדוק כימותרפיה על שבב לפני מתן טיפול זה למטופל. היה לנו חולה עם מלנומה, הוא היה בטיפול כימותרפי חצי שנה, הוצא הרבה כסף והגידול רק גדל. בדקנו תרופה שלא נשקלה והמטופל החל לקבל אותה. שבועיים לאחר מכן, המטופל אמר לראשונה שמצבו משתפר, והרופא ציין שהגידול הולך ופוחת. לכן, כדאי מאוד לבדוק את התרופה לפני מתן אותה למטופל.
תאי גזע: צור את מה שאינו
כאשר אתה צריך לגדל איבר שמעולם לא היה למטופל או איבד, ניתן להשתמש בתאי גזע.בדרך כלל, כדי לגדל כליה, אנו לוקחיםתא הכליות, כדי לגדל את השופכה, אנו לוקחים את תאי השופכה. אך במקרה של תאי גזע, אנו יכולים לקחת תא שיכול להפוך לתא בריאה, בכליה או בכלי דם. ישנם שני סוגים עיקריים של תאי גזע. אחד מהם הוא עוברי אנושי. הם חזקים מאוד, צומחים ויכולים להפוך לכל דבר, אך הם יכולים גם ליצור גידולים, כך שקשה מאוד להשתמש בהם. מצד שני, אם נדבר על תאים אלו אצל מבוגר, הם יכולים להיות תאי שומן או מח עצם, הם לא יווצרו גידולים, אך הם לא גדלים כל כך טוב.
לראשונה נעשה שימוש במונח "תא גזע"המדען הגרמני ולנטין האקר בסוף המאה ה -19. בשנת 1909 הציע המדען הרוסי אלכסנדר מקסימוב כי ישנם תאים בגוף שנשארים ללא שינוי, אך בזמן הנכון הם יכולים לשנות את התוכנית ולהפוך לתאים מסוג אחר.
תיאוריה זו אושרה בשנות ה -60.המאה שעברה. האמריקנים ג'יימס טיל וארנסט מק'קולו הקרינו את העכברים במינון קרינה קטלני, ואז השתילו אותם בתא גזע מאדם בריא. התברר כי בדרך זו ניתן להחזיר דם ולהציל עכברים ממוות. מאז 1964 נעשה שימוש בשיטה זו לטיפול בסרטן הדם: חולים הורסים תחילה את תאי הדם שלהם, ומשתילים לאחר מכן תאי גזע בריאים מהתורם. היעילות של שיטה זו מגיעה ל 70-80%.
בשנת 1981, מרטין אוונס ומת'יו קאופמןבמקביל לגייל מרטין, מבודדים תאי גזע עובריים מעוברי עכברים. תאים אלה יכולים להתקיים ללא הגבלת זמן מחוץ לגוף מבלי לשנות את תכונותיהם, וכשהם נקלעים לתנאים מסוימים, למשל, חזרה לגוף, הופכים לרקמות.
בשנת 1999 דורג מגזין המדע את גילוי תאי הגזע כאחת משלושת התגליות הגדולות בביולוגיה, לאחר פענוח ה- DNA ותוכנית הגנום האנושי.
במשך זמן רב האמינו שאם תא גזעהפך לתא רקמות, אי אפשר לגרום לו לגזע שוב. עם זאת, בשנת 2006 גילה שינאיה ימאנאקה היפנית דרך להחזיר תאים סומטיים לתאי גזע. על כך, בשנת 2012, הוא קיבל את פרס נובל.
מוסקבה הבריאה
לפני כ -17 שנה התחלנו לחפש מקור חלופי לתאי גזע.. הציע שיש סוג אחר של גזעתאים שנמצאים בנוזל השפיר ובשיליה איתה מוקף התינוק ברחם. ומצאנו תאי גזע חזקים מאוד אלה. הם לא יוצרים גידולים ויכולים להפוך לשלוש קטגוריות עיקריות של רקמות שיוצרות את גופנו. ניתן לגדל במהירות את התאים הללו לכמויות מספיקות. בדרך זו אנו נמנעים מכל המגבלות של תאי מח עצם וסוגים אחרים של תאים. עכשיו הם נושא למספר מחקרים קליניים ועד כה לא משתמשים בהם באופן נרחב.
אני לא רוצה שתחשוב שכל הבעיות כבר נפתרו ואתה יכול פשוט להדפיס איברים.ייקח עשרות שנים לאלההטכנולוגיה עשויה להתפתח. זה קשה מאוד, וזה לוקח לנו הרבה זמן שנוכל לפתח את המתכון מאוד שיאפשר לטכנולוגיות לעבוד בצורה אופטימלית. בנוסף, מדובר בטכנולוגיות יקרות, יהיה קשה לשכפל אותן, אך אנו יכולים לומר בוודאות שיש להן פוטנציאל. ומבחינתנו זו ההבטחה לרפואה מחודשת - לשפר את חייהם של החולים.