Sāciet reģenerāciju
Pasaulē pirmā veiksmīgā orgānu transplantācijair noticis1954. gadā - ķirurgs
Katru gadu pasaulē tiek izgatavoti vidēji 100 800orgānu transplantācijas. Visbiežāk transplantētas ir nieres (69 400 operācijas), aknas (20 200), sirds (5 400), plaušas (2 400) un aizkuņģa dziedzeris (2 400). Ziedošana var būt saistīta un pēcnāves, kad no līķa tiek izņemts vēlamais orgāns. Tajā pašā laikā, piemēram, Krievijā donora nieres gaidīšanas laiks ir vidēji 1,5-2 gadi. Sklifosovska pētniecības institūtā katru gadu tiek veiktas aptuveni 200 operācijas, savukārt gaidīšanas sarakstā ir aptuveni 500 cilvēku.
Daba ir radījusi šūnas tā, ka tās vienmēr zina, ko darīt.Viņiem ir katra spēja atjaunotiesšūnai ir šāds potenciāls. Ādas šūnas tiek atjauninātas ik pēc divām nedēļām, zarnu šūnas - divas nedēļas un smadzeņu šūnas - ik pēc desmit gadiem. Problēma ir tā, ka mēs neatjaunojam audus, kad rodas slimība, rēta vai bojājums. Šajā brīdī atjaunošanās apstājas, un reģeneratīvā medicīna var palīdzēt. No pacienta mēs ņemam ļoti mazus muskuļu audus, pēc tam mēs apstrādājam šīs šūnas un ievieto tās vietā, kur atrodas bojātais muskulis. To var izmantot arī pacientiem ar apdegumiem: šajā gadījumā mēs ņemam nelielu pacienta ādas paraugu, pēc tam apstrādājam šūnas un vienkārši ar smidzinātāju uzklājam tās uz bojātajām vietām. Turklāt, ja pacients ir ievainots, vispirms viņš jāārstē, jāatbrīvojas no infekcijas un jāgaida laiks, kad viņš būs gatavs ārstēšanai.
Audzē jaunu ērģeles
Šūnu vietā varat izmantot tā saukto substrātu - sava veida celtniecības rāmi.Tās materiāli ir ļoti līdzīgi šuvju materiāliem.Tie izšķīst dažu mēnešu laikā un ir droši cilvēkiem un šūnām. Mēs no pacienta paņemam nelielu audu paraugu, pēc tam apstrādājam šīs šūnas ārpus ķermeņa, kultivējam, ar sastatnēm padarām tās cauruļveida un implantējam pacientam. Viss process aizņem apmēram 30 dienas. Tas pats attiecas uz asinsvadiem. Mēs uzliekam šīs šūnas uz materiāla, pēc tam apmācām šo orgānu. Kad saspiešana kļūst par to, kas mums nepieciešams, asinsvadi tiek implantēti cilvēkiem. Sarežģītākais orgāns ir ciets orgāns ar asinsriti, piemēram, sirds, nieres un aknas, jo ir dažāda veida audi, un tiem visiem ir tik daudz asinsvadu.
Veselīga Maskava
Vieglākais veids, kā audzēt vienkāršus audumus. Klīniskajā praksē jau tiek izmantota ādas atjaunošanas metode, izmantojot īpašus pacienta hidrogēlus vai šūnas.
Gordana Vunjaka-Novakoviča Kolumbijas universitātē izaudzēja galvaskausa kaula fragmentu, sējot rāmi ar cilmes šūnām.
Džona Hopkinsa universitātē ārsti tika izņemti nopacienta auss un daļa no galvaskausa, kuru ietekmē audzējs. Izņemot skrimšļa audus no krūtīm, asinsvadiem un ādas, viņiem uz rokas auga jauna auss, un pēc tam mākslīgais orgāns tika pārstādīts vietā.
Gēteborgas (Zviedrija) un Raisas (ASV) universitātēs tika organizēti veiksmīgi asinsvadu audzēšanas un transplantācijas eksperimenti. Ir arī piemēri, kā aug muskuļi, asins šūnas, kaulu smadzenes un zobi.
Attiecībā uz sarežģītu orgānu audzēšanu,joprojām tiek veikti eksperimenti galvenokārt ar dzīvniekiem. Tomēr ir piemēri par veiksmīgu mākslīgi audzētu orgānu transplantāciju cilvēkiem. Jau vairākus gadus Entonijs Atala implantē urīnpūsli, kas audzēts no pacienta šūnām. Spānijas ķirurgi pārstādīja traheju, kas izaudzēta uz donoru karakasa pamata.
Uzlabotā šūnu tehnoloģija 2002. gadā, izmantojot klonēšanas tehnoloģiju, izaudzēja 5 cm garu miniatūru govs nieri, paņemot šūnas no dzīvnieka auss. Blakus galvenajiem orgāniem tika implantēta niere, un viņa sāka veiksmīgi ražot urīnu.
Ir arī pozitīva pieredze aknu audzēšanā un pārstādīšanā laboratorijas žurkām (Masačūsetsas Universitāte) un plaušu audzēšanā cūkām (Teksasas Universitāte).
Transplantēto orgānu trauki ir ļoti mazi.Mēs jau sākām šo darbu pirms 30 gadiem, bet mēsnebija tehnoloģiju. Viņi sāka domāt par mirušo cilvēku orgānu atņemšanu un to atkārtotu izmantošanu. Viņi izņēma aknas mirušam pacientam un it kā nomazgāja tās no iekšpuses. Pēc divām nedēļām aknas joprojām izskatījās kā aknas, bet iekšā nebija nevienas šūnas. Tomēr mēs spējām saglabāt asinsvadu koku, piemēram, aknu skeletu. Tad viņi paņēma pacienta šūnas, izaudzēja un novietoja uz šī skeleta. Mēs veidojam audus no pacienta ķermeņa un tādējādi viņu ārstējam. Tāpēc imūnās atbildes reakcijas vispār nav. Tā ir ļoti liela reģeneratīvās medicīnas priekšrocība.
Veselīga Maskava
Pat no ļoti slikta orgāna mēs varam iegūt labas šūnas, izmantojot biopsiju.Bet mēs to nevaram izdarīt ar ģenētiskoslimības, jo defekts atradīsies visos audos. Šeit ir arī citas tehnoloģijas - mēs paņemam šūnas no šī pacienta, izlabojam defektus, kā šīs šūnas izdziedināt, un tad strādājam pie vienas un tās pašas stratēģijas. Pagaidām diemžēl tas ir eksperimentāls, taču joprojām ir cerība, ka ģenētiskās slimības var izārstēt.
Mēs vienmēr izsekojam savu pacientu dzīvi vismaz 5–8 gadus pēc transplantācijas.Jāpārliecinās, ka viss būs kārtībā, tikai tad varam teikt, ka šī tehnoloģija nostrādāja un pārstādītie orgāni funkcionē normāli.
Orgānu druka un zāļu pārbaude
Jūs varat izdrukāt miniatūru sirdi, un divu stundu laikā tā jau pukstēs.Pirms sešiem gadiem mēs sākām izmantot 3D drukāšanu,jo bija nepieciešams mērogot šīs tehnoloģijas - pirms tam mēs visu izdarījām manuāli. Bet orgāniem, kas iegūti, iespiežot, nebija tādas integritātes, lai tos varētu implantēt ķermenī. Tad mēs sākām attīstīt specifiskākus printerus, kas varētu radīt cilvēka audus. Un viņi strādāja pie tā 14 gadus.
Tika veikti pirmie biodrukas eksperimentiParastie sadzīves 3D printeri, kas ir modernizēti uz lauka. Tomass Bolands 2000. gadā uzstādīja Lexmark un HP mašīnas, lai uz tām varētu izdrukāt DNS fragmentus, un 2003. gadā viņš patentēja tehnoloģiju.
Tagad vairākasuzņēmumiem. Organovo bioinženieri ir izstrādājuši tehnoloģiju aknu audu drukāšanai. Viņi arī izdrukāja nieres, kas divas nedēļas bija funkcionējošas. Pagaidām šādas ķermeņi tiek izmantoti tikai medicīnisko preparātu pārbaudei, taču veidotāji neizslēdz, ka drīzumā sāks izstrādāt iekārtas donoru orgānu drukāšanai.
Krievu bioinženieri no 3D Bioprinting Solutions izstrādāja FABION 3D printeri un veica veiksmīgu eksperimentu, izdrukājot vairogdziedzeri un pārstādot tā eksperimentālo peli.
Izstrādājuši Šefīldas universitāte, Fripp Designs printeri drukā acu protēzes. Šī pati komanda izstrādā 3D drukāšanas tehnoloģiju deguniem, ausīm un zodiem.
Daļa aprīkojuma tiek ražoti mūsu pašu vajadzībāmklientu vajadzībām un nav paredzēts pārdošanai (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). Komerciālo bioprinteru cenas sākas no 10 tūkstošiem USD (BioBots) un 5 tūkstošiem eiro (CELLINK Inkredible) līdz USD 200 tūkstošiem un vairāk (EnvisionTEC 3D Bioplotter, RegenHU 3DDiscovery).
Ir pieci interesanti 3D printera kritēriji orgānu drukāšanai.Pirmkārt, tiem ir ļoti mazas sprauslasvar sasniegt līdz 2 mikroniem - tas ir 2% no cilvēka mata diametra. Otrkārt, šis printeris dod mums precizitāti, mēs varam izkārtot šūnas tur, kur tās patiesībā ir vajadzīgas. Trešais ir biotinte, šķidrums, kas iet caur sprauslu. Un tad, kad tas kļūst par želatīnu, tas jau darbojas kā normāli audi. Nākamais kritērijs ir mikrokanāli, tie nodrošina šūnu centrālās daļas uzturu. Būtībā tie ir asins aizstājēji. Un visbeidzot, programmatūra, kas ļauj iegūt trīsdimensiju attēlu. Tādā veidā mēs saprotam, kas notiek organismā, un veidojam konkrētajam orgānam nepieciešamo struktūru. Lai to izdarītu, mēs ņemam digitālos datus no rentgena un ar tiem izveidojam struktūru, kas ir īpaši piemērota šim defektam konkrētam pacientam.
Veselīga Maskava
Mums ir divas sertificētas sistēmas cilvēka orgānu drukāšanai.Tie ir FDA apstiprināti.Pārtikas un zāļu pārvalde Amerikas Savienotajās Valstīs - Hi-Tech). Pēdējo sešu gadu laikā mēs esam izmantojuši printeri, lai izveidotu tā saukto programmu mikroshēmā. Tagad tas ir attīstības stadijā, jo ir nepieciešams nodrošināt šo orgānu dzīvotspēju, bet kopumā mēs varam izgatavot miniatūras plaušas, sirdi, asinsvadus un savienot visu šo sistēmu uz mikroshēmām. Mēs varam arī izveidot miniatūrus orgānus, kas ir šķipsniņa lielumā, un redzēt, kā šie orgāni reaģē uz medikamentiem. Piemēram, ja zāles paātrina jūsu sirdsdarbības ātrumu, tas paātrinās jūsu sirdsdarbības ātrumu mūsu miniatūrā sirdī. Tādējādi ir iespējams identificēt tādu zāļu blakusparādības, kuras netiek atklātas citos testos.
Izvairieties no blakusparādībām
Izmantojot iespiestus miniatūrus orgānus, jūs varat pārbaudīt zāles.Piemēram, zāles "Hismanal", 11 gaditirgū visā pasaulē. Šis antipsihotiskais līdzeklis ir izmantots arī kā antihistamīns. Pēc kāda laika tās lietošanas kļuva skaidrs, ka daudziem pacientiem rodas blakusparādības, kas saistītas ar sirdsdarbības traucējumiem. Pārbaudot zāles šūnā, problēmu nebija, testējot uz dzīvniekiem, problēmu nebija. Kad tika veikti pirmā, otrā un trešā posma klīniskie pētījumi, nekas nenotika. Mēs paņēmām šīs zāles, lietojām uz mūsu orgāniem uz mikroshēmām, un nedēļas laikā kļuva skaidrs, ka šīs zāles ir toksiskas sirdij.
Tas ir saistīts ar faktu, ka visi reaģē atšķirīgi.attiecībā uz zālēm viss ir ģenētiski atšķirīgs, vienas un tās pašas zāles tiks apstrādātas atšķirīgi. Ikvienam ir atšķirīgs uzturs, dažādi dzīves apstākļi, dažādas veselības grūtības. Tas ir šķērslis izpratnei par to, ko zāles faktiski dara ar orgāniem. Un, ja mēs noņemam visus šos šķēršļus un tieši redzam, kā zāles iedarbojas uz orgāniem, mēs varam nekavējoties noteikt toksicitāti.
Šodien mēs izstrādājam sistēmu, kuru mēs saucam par “mikroshēmas ķermeni”.Tas īpaši palīdzēs samazināt toksicitāti.medikamentiem – piemēram, lai strādātu ar vēža slimniekiem. Mēs varam paņemt nelielu vēža šūnu un izaudzēt to, un pēc tam pārbaudīt ķīmijterapiju mikroshēmā pirms šīs terapijas piešķiršanas pacientam. Mums bija pacients ar melanomu, viņš sešus mēnešus saņēma ķīmijterapiju, tika iztērēti daudz naudas, un audzējs tikai auga. Mēs pārbaudījām zāles, kas netika ņemtas vērā, un pacients sāka tās saņemt. Pēc divām nedēļām pacients pirmo reizi teica, ka viņa stāvoklis uzlabojas, un ārsts atzīmēja, ka audzējs samazinās. Tāpēc ir ļoti noderīgi pārbaudīt zāles pirms to ievadīšanas pacientam.
Cilmes šūnas: izveidojiet to, kas nav
Ja nepieciešams izaudzēt orgānu, kas pacientam nekad nav bijis vai ir zaudējis, var izmantot cilmes šūnas.Parasti, lai audzētu nieri, mēs ņemamnieru šūnas, lai audzētu urīnizvadkanālu, mēs ņemam urīnizvadkanāla šūnas. Bet cilmes šūnu gadījumā mēs varam ņemt tādu, kas var kļūt par plaušu, nieru vai asinsvadu šūnu. Ir divi galvenie cilmes šūnu veidi. Viens no tiem ir cilvēka embrija. Tie ir ļoti spēcīgi, aug un var pārvērsties par jebko, bet tie var arī veidot audzējus, tāpēc tos izmantot ir ļoti grūti. No otras puses, ja mēs runājam par šīm šūnām pieaugušā vecumā, tās var būt tauku vai kaulu smadzeņu šūnas, tās neveidos audzējus, bet tās neaug tik labi.
Pirmo reizi tika lietots termins "cilmes šūna"Vācu zinātnieks Valentīns Hačers 19. gadsimta beigās. 1909. gadā krievu zinātnieks Aleksandrs Maksimovs ierosināja, ka ķermenī ir šūnas, kas paliek nemainīgas, bet īstajā laikā tās var mainīt programmu un pārvērsties par cita veida šūnām.
Šī teorija tika apstiprināta 60. gados.pagājušajā gadsimtā. Amerikāņi Džeimss Tils un Ernests Makkullofs apstaroja peles ar nāvējošu starojuma devu, un pēc tam tās pārstādīja ar veselīga indivīda asiņu cilmes šūnām. Izrādījās, ka šādā veidā ir iespējams atjaunot asinis un glābt peles no nāves. Kopš 1964. gada šī metode tiek izmantota asins vēža ārstēšanā: pacienti vispirms iznīcina savas asins šūnas un pēc tam no donora transplantē veselīgas cilmes šūnas. Šīs metodes efektivitāte sasniedz 70–80%.
1981. gadā Martins Evanss un Metjū Kaufmansparalēli Gailam Martinam tika izolētas embriju cilmes šūnas no peļu embrijiem. Šīs šūnas varētu bezgalīgi pastāvēt ārpus ķermeņa, nemainot to īpašības, un, nonākot noteiktos apstākļos, piemēram, atpakaļ ķermenī, pārvēršas audos.
Pēc DNS un Cilvēka genoma programmas dekodēšanas žurnāls Science 1999. gadā cilmes šūnu atklāšanu klasificēja kā vienu no trim lielākajiem atklājumiem bioloģijas jomā.
Ilgu laiku tika uzskatīts, ka, ja cilmes šūnapārvērtusies par audu šūnu, nav iespējams padarīt to no jauna. Tomēr 2006. gadā japāņu Xinya Yamanaka atklāja veidu, kā somatiskās šūnas pārvērst cilmes šūnās. Par to 2012. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju.
Veselīga Maskava
Aptuveni pirms 17 gadiem mēs sākām meklēt alternatīvu cilmes šūnu avotu.. Ieteica, ka ir arī cits cilmes tipsšūnas, kas atrodas amnija šķidrumā un placentā, ar kuru bērns tiek ieskauts dzemdē. Un mēs atradām šīs ļoti spēcīgās cilmes šūnas. Tie neveidos audzējus un var pārvērsties trīs galvenajās audu kategorijās, kas veido mūsu ķermeni. Šīs šūnas var ātri audzēt pietiekamā daudzumā. Tādā veidā mēs izvairāmies no visiem kaulu smadzeņu šūnu un citu veidu šūnu ierobežojumiem. Tagad tie ir vairāku klīnisku pētījumu priekšmets, un līdz šim tie nav tik plaši izmantoti.
Es negribu, lai jūs domātu, ka visas problēmas jau ir atrisinātas un jūs varat vienkārši izdrukāt orgānus.Tas prasīs gadu desmitustehnoloģija varētu attīstīties. Tas ir ļoti grūti, un tas prasa daudz laika, lai mēs varētu izstrādāt pašu recepti, kas tehnoloģijām ļaus darboties optimāli. Turklāt šīs ir dārgas tehnoloģijas, tās būs grūti atkārtot, taču mēs varam droši apgalvot, ka tām ir potenciāls. Un mums tas ir reģeneratīvās medicīnas solījums - uzlabot pacientu dzīvi.