재생 시작
세계 최초 장기이식 성공발생했다1954년 - 외과의사
매년 전 세계적으로 평균 100,800개가 만들어집니다.장기 이식. 가장 일반적으로 이식되는 이식 수술은 신장(69,400건), 간(20,200건), 심장(5,400건), 폐(2,400건), 췌장(2,400건)입니다. 기증은 시체에서 원하는 장기를 적출할 때 관련되거나 사후에 이루어질 수 있습니다. 동시에, 예를 들어 러시아에서는 기증 신장의 평균 대기 기간이 1.5~2년입니다. Sklifosovsky 연구소에서는 매년 약 200건의 수술이 수행되며 대기자 명단에는 약 500명이 있습니다.
자연은 세포가 항상 무엇을 해야 할지 알 수 있는 방식으로 세포를 만들었습니다.그들은 각각 재생성하는 능력이 있습니다세포는 그러한 잠재력을 가지고 있습니다. 피부 세포는 2 주마다, 장 세포는 2 주 이내에, 뇌 세포는 10 년마다 갱신됩니다. 문제는 질병, 흉터 또는 손상이 발생할 때 조직을 재생하지 않는다는 것입니다. 이 시점에서 재생이 중단되고 재생 의학이 도움이 될 수 있습니다. 우리는 환자로부터 매우 작은 근육 조직을 취한 다음,이 세포들을 처리하여 손상된 근육이 위치한 영역에 배치합니다. 화상을 입은 환자에게도 사용할 수 있습니다.이 경우 우리는 환자의 피부 샘플을 채취 한 다음 세포를 처리하고 스프레이로 손상된 부위에 적용합니다. 또한 환자가 다친 경우 먼저 환자를 치료하고 감염을 제거하고 치료 준비가 될 때까지 기다려야합니다.
새로운 장기를 키우십시오
셀 대신 소위 인쇄물-일종의 빌딩 프레임을 사용할 수 있습니다.그 재료는 봉합사 재료와 매우 유사합니다.그들은 몇 달 안에 용해되며 인간과 세포에 안전합니다. 우리는 환자에게서 작은 조직 샘플을 채취한 다음, 그 세포를 체외에서 처리하고, 배양하고, 지지대를 사용하여 관형으로 만든 다음, 환자에게 이식합니다. 전체 과정은 약 30일이 소요됩니다. 혈관에도 동일하게 적용됩니다. 우리는 이 세포들을 물질 위에 놓고 이 기관을 훈련시킵니다. 압박이 우리에게 필요한 정도가 되면 혈관이 사람에게 이식됩니다. 가장 복잡한 기관은 심장, 신장, 간처럼 혈액 순환이 이루어지는 견고한 기관입니다. 왜냐하면 조직의 종류가 다양하고 모두 혈관이 많기 때문입니다.
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간단한 직물을 재배하는 가장 쉬운 방법. 임상 실습에서 환자의 특수 하이드로 겔 또는 세포를 사용한 피부 재생 방법이 이미 사용되었습니다.
Columbia University의 Gordana Wunyak-Novakovich는 두개골 뼈 조각을 자라 줄기 세포로 프레임을 파종했습니다.
Johns Hopkins University에서 의사가환자의 귀와 두개골의 일부가 종양의 영향을받습니다. 가슴, 혈관 및 피부에서 연골 조직을 가져 와서 그녀의 손에 새로운 귀가 생겨 인공 기관을 제자리에 이식했습니다.
예테보리 대학 (스웨덴)과 라이스 (미국) 대학에서 혈관 배양 및 이식에 대한 성공적인 실험이 진행되었습니다. 성장하는 근육, 혈액 세포, 골수 및 치아의 예도 있습니다.
복잡한 기관의 재배와 관련하여실험은 여전히 주로 동물을 대상으로 진행되고 있습니다. 그러나 인공적으로 성장한 장기를 사람들에게 성공적으로 이식 한 사례가 있습니다. Anthony Atala는 몇 년 동안 환자의 세포에서 자란 방광에 이식 수술을 해왔습니다. 스페인 외과 의사는 기증자 카라 카를 기반으로 성장한 기관을 이식했습니다.
2002 년의 첨단 셀 기술동물의 귀에서 세포를 채취하여 복제 기술을 사용하여 소의 5cm 길이의 소형 신장을 키 웠습니다. 주요 장기 옆에 신장이 이식되어 소변을 성공적으로 생산하기 시작했습니다.
또한 실험실 쥐(매사추세츠 대학)에 간을 재배하고 돼지에 폐를 이식(텍사스 대학)한 긍정적인 경험도 있습니다.
이식 된 장기의 혈관은 매우 작습니다.우리는 이미 이 일을 30년 전에 시작했지만,기술이 없었습니다. 그들은 죽은 사람들의 장기를 적출하여 다시 사용하는 것에 대해 생각하기 시작했습니다. 그들은 사망한 환자의 간을 적출하여 내부에서부터 씻어냈습니다. 2주 후에도 간은 여전히 간처럼 보였지만 내부에는 세포가 없었습니다. 그러나 간의 골격과 같은 혈관계는 보존할 수 있었습니다. 그런 다음 그들은 환자의 세포를 채취하여 성장시켜 이 뼈대 위에 놓았습니다. 우리는 환자의 몸에서 조직을 만들어 치료합니다. 그러므로 면역반응이 전혀 없습니다. 이것이 재생의학의 매우 큰 장점이다.
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아주 나쁜 장기에서도 생체검사를 하면 좋은 세포를 얻을 수 있습니다.그러나 우리는 유전자로 이것을 할 수 없습니다결함은 전체 조직에 있기 때문에 질병. 다른 기술들도 있습니다. 우리는이 환자로부터 세포를 채취하고, 결함을 수정하고, 세포를 치료하는 방법을 알고, 같은 전략을 수행합니다. 안타깝게도 지금까지는 실험적이지만 여전히 유전 질환을 치료할 수 있다는 희망이 있습니다.
우리는 항상 이식 후 적어도 5 ~ 8 년 동안 환자의 삶을 추적합니다.우리는 모든 것이 잘 될 것인지 확인해야 합니다. 그래야만 이 기술이 효과가 있었고 이식된 장기가 정상적으로 기능하고 있다고 말할 수 있습니다.
장기 인쇄 및 약물 검사
미니어처 하트를 인쇄하면 두 시간 안에 이미 심장이 뛰게 될 것입니다.6 년 전에는 3D 프린팅을 사용하기 시작했습니다.이러한 기술을 확장해야했기 때문에 모든 작업을 수동으로 수행했습니다. 그러나 인쇄를 통해 얻은 장기에는 신체에 이식 할 무결성이 없었습니다. 그런 다음 인간 조직을 만들 수있는보다 구체적인 프린터를 개발하기 시작했습니다. 그리고 그들은 14 년 동안 일했습니다.
최초의 바이오 인쇄 실험은현장에서 업그레이드 된 일반 가정용 3D 프린터. Thomas Boland는 2000 년에 Lexmark와 HP 기계를 설치하여 DNA 조각을 인쇄 할 수있게했으며 2003 년에는이 기술에 대한 특허를 취득했습니다.
이제 몇회사. Organovo의 생명 공학자들은 간 조직을 인쇄하는 기술을 개발했습니다. 또한 2 주 동안 기능을 유지 한 신장을 인쇄했습니다. 지금까지 이러한 기관은 약물 테스트에만 사용되지만 제작자는 장기 기증자 인쇄 장비를 곧 개발할 것이라고 배제하지 않습니다.
3D Bioprinting Solutions의 러시아 바이오 엔지니어는 FABION 3D 프린터를 개발하고 갑상선을 인쇄하고 실험용 마우스를 이식하는 데 성공적인 실험을 수행했습니다.
Sheppfield University가 설계 한 Fripp Designs 프린터는 눈 보철물을 인쇄합니다. 같은 팀이 코, 귀 및 턱을위한 3D 인쇄 기술을 개발하고 있습니다.
일부 장비는 자체 생산됩니다.고객의 필요에 따라 판매용이 아닙니다(FABION, Organovo's NovoGen MMX). 상업용 바이오 프린터의 가격은 10,000달러(BioBots)부터 5,000유로(CELLINK Inkredible)부터 200,000달러 이상(EnvisionTEC의 3D Bioplotter, RegenHU의 3DDiscovery)까지입니다.
오르간 인쇄용 3D 프린터에는 5 가지 흥미로운 기준이 있습니다.첫째, 노즐이 매우 작습니다.최대 2 마이크론에 도달할 수 있습니다. 이는 사람 머리카락 직경의 2%에 해당합니다. 둘째, 이 프린터는 우리에게 정확성을 제공하여 실제로 필요한 곳에 셀을 배치할 수 있습니다. 세 번째는 노즐을 통과하는 액체인 바이오잉크이다. 그리고 젤라틴이 되면 이미 정상 조직으로 기능합니다. 다음 기준은 마이크로채널이며, 세포의 중앙 부분에 영양을 공급합니다. 본질적으로 이들은 혈액 대체물입니다. 마지막으로 3차원 이미지를 얻을 수 있는 소프트웨어입니다. 이런 방식으로 우리는 신체에서 일어나는 일을 이해하고 특정 기관에 필요한 구조를 만듭니다. 이를 위해 우리는 X-ray에서 디지털 데이터를 가져와 이를 사용하여 특정 환자의 이러한 결함에 대한 구조를 특별히 만듭니다.
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우리는 인간 장기 프린팅을 위한 두 가지 인증 시스템을 보유하고 있습니다.그들은 FDA의 승인을 받았습니다.미국 식품의 약국-Hi-Tech). 지난 6 년 동안, 우리는 소위 body-on-a-chip 프로그램을 만들기 위해 프린터를 사용했습니다. 이제 이것은 장기의 생존력을 보장해야하기 때문에 개발 단계에 있지만 일반적으로 우리는 소형 폐, 심장, 혈관을 만들고이 전체 시스템을 칩에 연결할 수 있습니다. 우리는 또한 핀 헤드 크기의 소형 기관을 만들고이 기관이 약물에 어떻게 반응하는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어 약이 심장 박동 속도를 높이면 미니어처 심장의 심장 박동 속도가 빨라집니다. 따라서 다른 검사에서 발견되지 않은 약물의 부작용을 확인할 수 있습니다.
부작용을 피하십시오
인쇄 된 소형 기관을 사용하여 약을 테스트 할 수 있습니다.예를 들어, "Hismanal"이라는 약물, 11년전 세계 시장에 나와 있습니다. 이 항정신병약은 항히스타민제로도 사용되었습니다. 일정 기간 사용 후 많은 환자가 심장 기능 장애와 관련된 부작용을 경험한다는 것이 분명해졌습니다. 세포실험에서도 문제가 없었고, 동물실험에서도 문제가 없었다. 1, 2, 3단계 임상시험을 실시했을 때 아무 일도 일어나지 않았습니다. 우리는 이 약을 복용하여 장기에 칩으로 사용했습니다. 그리고 일주일 이내에 이 약이 심장에 독성이 있다는 것이 분명해졌습니다.
이것은 모든 사람이 다르게 반응한다는 사실 때문입니다.약물의 경우 모든 것이 유 전적으로 다르며 동일한 의약품이 다르게 처리됩니다. 모든 사람은 다른식이 요법, 다른 생활 조건, 다른 건강상의 어려움이 있습니다. 이것은 약이 실제로 기관에서하는 일을 이해하는 데 방해가됩니다. 그리고 우리 가이 모든 장애물을 제거하고 약이 장기에 어떻게 작용하는지 직접 보면, 즉시 독성을 감지 할 수 있습니다.
오늘날 우리는 "바디 온 칩"이라고하는 시스템을 개발하고 있습니다.특히 독성을 줄이는 데 도움이 됩니다.약물 치료 - 예를 들어 암 환자와 협력하기 위한 것입니다. 우리는 작은 암세포를 채취하여 성장시킨 다음, 환자에게 치료를 제공하기 전에 칩에 화학 요법을 테스트할 수 있습니다. 우리에게는 흑색종 환자가 있었는데, 그는 6개월 동안 화학 요법을 받았고 많은 돈을 썼고 종양은 점점 커졌습니다. 우리는 고려되지 않았던 약을 테스트했고 환자는 그 약을 받기 시작했습니다. 2주 후 환자는 처음으로 상태가 호전되고 있다고 말했고 의사는 종양이 감소하고 있다고 지적했습니다. 따라서 환자에게 약을 투여하기 전에 약을 테스트하는 것이 매우 유용합니다.
줄기 세포 : 아닌 것을 만듭니다
환자가 한 번도 가지지 못했거나 상실한 장기를 성장시켜야 할 때 줄기세포를 사용할 수 있습니다.보통 신장을 키우려면신장 세포는 요도를 성장시키기 위해 요도의 세포를 섭취합니다. 그러나 줄기 세포의 경우 폐, 신장 또는 혈관의 세포가 될 수있는 세포를 섭취 할 수 있습니다. 줄기 세포에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 그들 중 하나는 인간 배아입니다. 그들은 매우 강력하고 자라며 무엇이든 변할 수 있지만 종양을 형성 할 수 있으므로 사용하기가 매우 어렵습니다. 다른 한편으로, 우리가 성인에서이 세포들에 관해 이야기한다면, 이것들은 지방 또는 골수 세포 일 수 있습니다. 그들은 종양을 형성하지 않지만 잘 자라지 않습니다.
처음으로 "줄기 세포"라는 용어가 사용되었습니다.19 세기 말 독일 과학자 발렌틴 하커 1909 년 러시아 과학자 Alexander Maximov는 몸에 변화가없는 세포가 있다고 제안했지만 적시에 프로그램을 변경하고 다른 유형의 세포로 바꿀 수 있습니다.
이 이론은 60 년대에 확인되었습니다.지난 세기. 미국인 제임스 틸 (James Till)과 어니스트 맥 컬러 (Ernest McCullough)는 생쥐에게 치사량의 방사선을 조사한 후 건강한 사람의 줄기 세포를 이식했다. 이런 식으로 혈액을 복원하고 생쥐를 죽음에서 구할 수 있음이 밝혀졌습니다. 1964 년 이래이 방법은 혈액 암 치료에 사용되기 시작했습니다. 환자는 먼저 자신의 혈액 세포를 파괴 한 다음 공여자로부터 건강한 줄기 세포를 이식합니다. 이 방법의 효과는 70–80 %에 이릅니다.
1981 년 Martin Evans와 Matthew Kaufman게일 마틴과 병행하여, 배아 줄기 세포를 마우스 배아로부터 분리 하였다. 이 세포들은 성질을 바꾸지 않고 몸 밖에서 무기한으로 존재할 수 있으며, 예를 들어 몸으로 다시 들어가면 조직으로 변합니다.
1999 년 사이언스 (Science) 잡지는 DNA와 인간 게놈 프로그램을 해독 한 후 줄기 세포 발견을 생물학에서 가장 큰 발견 중 하나로 선정했습니다.
오랫동안 줄기 세포라면조직 세포로 바뀌면 다시 줄기를 만드는 것은 불가능합니다. 그러나 2006 년에 일본의 시아 나 야마나카는 체세포를 줄기 세포로 되 돌리는 방법을 발견했습니다. 이를 위해 2012 년 그는 노벨상을 수상했습니다.
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약 17 년 전에, 우리는 줄기 세포의 대체 공급원을 찾기 시작했습니다.. 다른 유형의 줄기가 있음을 제안했습니다.아기가 자궁에 둘러싸인 양수와 태반에 존재하는 세포. 그리고 우리는이 매우 강력한 줄기 세포를 발견했습니다. 그들은 종양을 형성하지 않으며 우리 몸을 형성하는 세 가지 주요 범주의 조직으로 바뀔 수 있습니다. 이 세포들은 충분한 양으로 빠르게 성장할 수 있습니다. 이런 식으로, 우리는 골수 세포 및 다른 유형의 세포의 모든 제한을 피합니다. 현재 그들은 많은 임상 연구의 대상이며 아직 널리 사용되지는 않았습니다.
모든 문제가 이미 해결되었고 장기만 인쇄하면 된다고 생각하지 않으셨으면 합니다.이것들은 수십 년이 걸릴 것입니다기술은 진화 할 수 있습니다. 이는 매우 어렵고 기술이 최적으로 작동 할 수있는 레시피를 개발하는 데 많은 시간이 걸립니다. 또한 이들은 고가의 기술이기 때문에 복제하기 어려울 수 있지만 잠재적 인 가능성이 있다고 확신 할 수 있습니다. 그리고 우리에게는 이것이 환자의 삶을 더 좋게 만드는 재생 의학의 약속입니다.