Start regenerering
Verdens første vellykkede organtransplantasjonhar skjeddi 1954 - kirurg
Hvert år lages det i gjennomsnitt 100 800 over hele verdenorgantransplantasjoner. De mest transplanterte transplantasjonene er nyrer (69 400 operasjoner), lever (20 200), hjerte (5 400), lunger (2 400) og bukspyttkjertel (2 400). Donasjon kan være relatert og posthumt, når ønsket organ er tatt fra et lik. Samtidig, i Russland, for eksempel, er gjennomsnittlig ventetid for en donornyre 1,5-2 år. Ved Sklifosovsky Research Institute utføres ca 200 operasjoner årlig, mens det er ca 500 personer på venteliste.
Naturen har skapt celler på en slik måte at de alltid vet hva de skal gjøre.De har evnen til å regenerere hvercellen har et slikt potensiale. Hudceller oppdateres annenhver uke, tarmceller - i to uker og hjerneceller - hvert tiende år. Problemet er at vi ikke regenererer vev når en sykdom, arr eller skade oppstår. På dette tidspunktet stopper regenerering, og regenerativ medisin kan hjelpe her. Vi tar veldig lite muskelvev fra pasienten, deretter behandler vi disse cellene og plasserer dem i området der den skadede muskelen befinner seg. Det kan også brukes til pasienter med brannskader: i dette tilfellet tar vi en liten prøve av pasientens hud, deretter behandler vi cellene og påfører dem ganske enkelt på de skadede områdene med en spray. Dessuten, hvis pasienten er skadet, må du først behandle ham, bli kvitt infeksjonen og vente til tiden er klar til behandling.
Dyr et nytt organ
I stedet for celler kan du bruke det såkalte underlaget - en slags bygningsramme.Materialene ligner veldig på suturmaterialer.De løses opp på noen få måneder og er trygge for mennesker og celler. Vi tar en liten prøve av vev fra pasienten, deretter behandler vi disse cellene utenfor kroppen, dyrker dem, bruker et stillas for å gjøre dem rørformede og implanterer det inn i pasienten. Hele prosessen tar omtrent 30 dager. Det samme gjelder blodårer. Vi legger disse cellene på materialet, så trener vi dette organet. Når kompresjonen blir det vi trenger, blir karene implantert i mennesker. Det mest komplekse organet er et solid organ med blodsirkulasjon, som hjerte, nyre og lever, fordi det er forskjellige typer vev, og de har alle så mange blodårer.
Sunt Moskva
Den enkleste måten å dyrke enkle stoffer på. I klinisk praksis er metoden for hudregenerering ved bruk av spesielle hydrogeler eller celler fra pasienten allerede brukt.
Gordana Wunyak-Novakovich ved Columbia University vokste frem et fragment av hodeskallen, og så rammen med stamceller.
Ved Johns Hopkins University fjernet leger frapasienter øre og en del av hodeskallen påvirket av svulsten. Når de tok bruskvevet fra brystet, blodkar og hud, vokste de et nytt øre på hånden hennes, og transplanterte deretter det kunstige organet på plass.
Vellykkede eksperimenter på dyrking og transplantasjon av blodkar ble holdt ved universitetene i Gøteborg (Sverige) og Rice (USA). Det er også eksempler på voksende muskler, blodceller, benmarg og tenner.
Når det gjelder dyrking av komplekse organer,forsøk gjennomføres fremdeles hovedsakelig på dyr. Imidlertid er det eksempler på vellykkede transplantasjoner av kunstig dyrkede organer til mennesker. I flere år har Anthony Atala utført implantasjonsoperasjoner på blæren som er vokst fra pasientens celler. Spanske kirurger transplanterte en luftrør dyrket på grunnlag av donor caracas.
Avansert celleteknologi i 2002vokste en 5 cm lang miniatyrnyr av en ku ved bruk av kloningsteknologi og tok celler fra dyrets øre. En nyre ble implantert ved siden av hovedorganene, og hun begynte å produsere urin.
Det er også positiv erfaring med å dyrke og transplantere lever til laboratorierotter (University of Massachusetts) og lunger til griser (University of Texas).
Karene i de transplanterte organene er veldig små.Vi startet allerede dette arbeidet for 30 år siden, men videt fantes ingen teknologi. De begynte å tenke på å ta organene til mennesker som var døde og bruke dem igjen. De fjernet leveren fra en avdød pasient og vasket den så å si fra innsiden. Etter to uker så leveren fortsatt ut som en lever, men det var ingen celler inni. Imidlertid klarte vi å bevare kartreet, for eksempel skjelettet i leveren. Så tok de pasientens celler, dyrket dem og plasserte dem på dette skjelettet. Vi lager vev fra pasientens kropp og behandler han dermed. Derfor er det ingen immunrespons i det hele tatt. Dette er en veldig stor fordel med regenerativ medisin.
Sunt Moskva
Selv fra et veldig dårlig organ kan vi få gode celler ved hjelp av en biopsi.Men vi kan ikke gjøre dette med genetisksykdommer, fordi feilen vil være i hele vevet. Her er andre teknologier - vi tar celler fra denne pasienten, korrigerer feil, hvordan vi kan helbrede disse cellene, og jobber deretter med den samme strategien. Så langt er dette dessverre eksperimentelt, men det er fremdeles håp om at genetiske sykdommer kan behandles.
Vi sporer alltid livene til våre pasienter i minst 5–8 år etter transplantasjon.Vi må sørge for at alt blir bra, først da kan vi si at denne teknologien fungerte og de transplanterte organene fungerer normalt.
Orgeltrykk og medikamenttesting
Du kan skrive ut et miniatyrhjerte, og innen to timer vil det allerede slå.For seks år siden begynte vi å bruke 3D-utskrift,fordi det var nødvendig å skalere disse teknologiene - før det gjorde vi alt manuelt. Men organer oppnådd ved utskrift hadde ikke slik integritet å bli implantert i kroppen. Så begynte vi å utvikle mer spesifikke skrivere som kunne skape menneskelig vev. Og de jobbet med det i 14 år.
De første bioprinting-eksperimentene ble utførtVanlige husholdnings 3D-skrivere som har blitt oppgradert i felt. I 2000 satte Thomas Boland opp Lexmark og HP-maskiner slik at DNA-fragmenter kunne skrives ut på dem, og i 2003 patenterte han teknologien.
Nå flereselskaper. Organovos bioingeniører har utviklet teknologi for å trykke levervev. De trykket også nyrer som forble funksjonelle i to uker. Så langt brukes slike kropper bare for å teste medisinske preparater, men skaperne utelukker ikke at de snart vil begynne å utvikle utstyr for utskrift av donororganer.
Russiske bioingeniører fra 3D Bioprinting Solutions utviklet FABION 3D-skriveren og gjennomførte et vellykket eksperiment med å trykke skjoldbruskkjertelen og transplantere den eksperimentelle musen.
Fripp Designs er designet av Sheffield University, og skrivere skriver ut øyeproteser. Det samme teamet utvikler 3D-trykkteknologi for nese, ører og chin.
Noe av utstyret er produsert for vårt egetkundenes behov og er ikke beregnet for salg (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). Prisene for kommersielle bioprintere starter fra $10 tusen (BioBots) og €5 tusen (CELLINK Inkredible) til $200 tusen og over (EnvisionTECs 3D Bioplotter, RegenHUs 3DDiscovery).
Det er fem interessante kriterier for en 3D-skriver for utskrift av organer.For det første har de veldig små dyser, dekan nå opptil 2 mikron - dette er 2% av diameteren til et menneskehår. For det andre gir denne skriveren oss presisjon, vi kan legge ut cellene der de faktisk trengs. Den tredje er bioink, en væske som passerer gjennom dysen. Og så, når det blir gelatin, fungerer det allerede som normalt vev. Det neste kriteriet er mikrokanaler, de gir næring til den sentrale delen av cellene. I hovedsak er disse bloderstatninger. Og til slutt, programvare som lar deg ha et tredimensjonalt bilde. På denne måten forstår vi hva som skjer i kroppen og skaper den strukturen som kreves for et gitt organ. For å gjøre dette tar vi digitale data fra røntgenbildet og bruker det til å lage en struktur spesifikt for denne defekten hos en bestemt pasient.
Sunt Moskva
Vi har to sertifiserte systemer for utskrift av menneskelige organer.De er FDA-godkjent.Food and Drug Administration in USA - Hi-Tech). I løpet av de siste seks årene har vi brukt en skriver til å lage det såkalte body-on-a-chip-programmet. Nå er dette i utviklingsstadiet, fordi det er nødvendig å sikre levedyktigheten til disse organene, men generelt kan vi lage miniatyr lunger, hjerte, blodkar og koble hele dette systemet på chips. Vi kan også lage miniatyrorganer på størrelse med et nålehode og se hvordan disse organene reagerer på medisiner. Hvis en medisin for eksempel fremskynder hjerterytmen din, vil den øke hastigheten på hjertefrekvensen i miniatyrhjertet. Dermed er det mulig å identifisere bivirkninger av medisiner som ikke blir oppdaget ved andre tester.
Unngå bivirkninger
Ved hjelp av trykte miniatyrorganer kan du teste medisinen.For eksempel stoffet "Hismanal", 11 årpå markedet over hele verden. Dette antipsykotikumet har også blitt brukt som et antihistamin. Etter en tid med bruken ble det klart at mange pasienter opplever bivirkninger forbundet med hjertedysfunksjon. Når stoffet ble testet på en celle, var det ingen problemer, når det ble testet på dyr, var det ingen problemer. Da de første, andre og tredje trinnene ble utført, skjedde ingenting. Vi tok denne medisinen, brukte den på våre organer på chips, og i løpet av en uke ble det klart at denne medisinen var giftig for hjertet.
Dette skyldes det faktum at alle reagerer annerledes.for medisiner er alt genetisk annerledes, den samme medisinen vil bli behandlet på en annen måte. Alle har et annet kosthold, forskjellige levekår, forskjellige helsevansker. Dette fungerer som en hindring for å forstå hva medisinen faktisk gjør med organene. Og hvis vi fjerner alle disse hindringene og ser direkte hvordan medisinen virker på organene, kan vi umiddelbart oppdage toksisitet.
I dag utvikler vi et system som vi kaller “kroppen på en brikke”.Det vil spesielt bidra til å redusere toksisitet.medisiner – for eksempel for å jobbe med kreftpasienter. Vi kan ta en liten kreftcelle og dyrke den, og deretter teste cellegift på en chip før vi gir den terapien til pasienten. Vi hadde en pasient med melanom, han gikk på cellegift i seks måneder, det ble brukt mye penger, og svulsten bare vokste. Vi testet et medikament som ikke hadde blitt vurdert og pasienten begynte å få det. To uker senere sa pasienten for første gang at tilstanden hans var i bedring, og legen bemerket at svulsten avtok. Derfor er det svært nyttig å teste medisinen før den gis til pasienten.
Stamceller: lag det som ikke er
Når du skal dyrke et organ som pasienten aldri har hatt eller har mistet, kan stamceller brukes.Vanligvis, for å vokse en nyre, tar vinyrecelle, for å vokse urinrøret, tar vi cellene i urinrøret. Men når det gjelder stamceller, kan vi ta en som kan bli en celle i en lunge, nyre eller blodkar. Det er to hovedtyper av stamceller. En av dem er menneskelig embryon. De er veldig kraftige, vokser og kan bli til noe, men de kan også danne svulster, så det er veldig vanskelig å bruke dem. På den annen side, hvis vi snakker om disse cellene hos en voksen, kan de være fett- eller benmargsceller, de vil ikke danne svulster, men de vokser ikke så bra.
For første gang brukte begrepet "stamcelle"Den tyske forskeren Valentin Haacker på slutten av 1800-tallet. I 1909 antydet den russiske forskeren Alexander Maximov at det er celler i kroppen som forblir uendret, men til rett tid kan de endre programmet og bli til celler av en annen type.
Denne teorien ble bekreftet på 60-tallet.forrige århundre. Amerikanerne James Till og Ernest McCullough bestrålte musene med en dødelig stråledose, og transplanterte dem deretter med en stamcelle fra et sunt individ. Det viste seg at det på denne måten er mulig å gjenopprette blod og redde mus fra døden. Siden 1964 har denne metoden blitt brukt i behandlingen av blodkreft: pasienter ødelegger først sine egne blodceller, og deretter transplanterer sunne stamceller fra giveren. Effektiviteten av denne metoden når 70–80%.
I 1981 Martin Evans og Matthew Kaufmanparallelt med Gail Martin ble embryonale stamceller fra musembryoer isolert. Disse cellene kan eksistere på ubestemt tid utenfor kroppen uten å endre egenskapene, og når de kommer inn i bestemte forhold, for eksempel tilbake i kroppen, blir de til vev.
I 1999 rangerte Science magazine funnet av stamceller som et av de tre største funnene i biologi, etter avkoding av DNA og Human Genome-programmet.
I lang tid ble det antatt at hvis en stamcelleforvandlet til en vevscelle, er det umulig å få den til å stamme igjen. Imidlertid oppdaget japanske Xinya Yamanaka i 2006 en måte å gjøre somatiske celler tilbake til stamceller. For dette mottok han i 2012 Nobelprisen.
Sunt Moskva
For rundt 17 år siden begynte vi å lete etter en alternativ kilde til stamceller.. Foreslo at det er en annen type stilkceller som er til stede i fostervannet og i morkaken babyen er omgitt av i livmoren. Og vi fant disse veldig kraftige stamcellene. De vil ikke danne svulster og kan bli til tre hovedkategorier av vev som danner kroppen vår. Disse cellene kan raskt dyrkes til tilstrekkelige mengder. På denne måten unngår vi alle begrensninger av benmargsceller og andre typer celler. Nå er de gjenstand for en rekke kliniske studier og blir foreløpig ikke brukt veldig mye.
Jeg vil ikke at du skal tro at alle problemer allerede er løst, og du kan bare skrive ut organer.Det vil ta flere tiår for disseteknologi kan utvikle seg. Dette er veldig vanskelig, og det tar mye tid for oss å kunne utvikle selve oppskriften som lar teknologiene fungere optimalt. I tillegg er dette dyre teknologier, det vil være vanskelig å gjenskape dem, men vi kan si med sikkerhet at de har potensiale. Og for oss er dette løftet om regenerativ medisin - å gjøre pasientenes liv bedre.