Rozpocznij regenerację
Pierwszy na świecie udany przeszczep narządówwystąpiłw 1954 r. – chirurg
Co roku na całym świecie powstaje średnio 100 800 takich egzemplarzyprzeszczep organów. Najczęściej przeszczepiane są nerki (69 400 operacji), wątroba (20 200), serce (5400), płuca (2400) i trzustka (2400). Darowizna może być pokrewna i pośmiertna, gdy ze zwłok zostanie pobrany żądany narząd. Jednocześnie na przykład w Rosji średni okres oczekiwania na nerkę dawcy wynosi 1,5–2 lata. W Instytucie Badawczym Sklifosovsky rocznie przeprowadza się około 200 operacji, a na liście oczekujących znajduje się około 500 osób.
Natura stworzyła komórki w taki sposób, że zawsze wiedzą, co robić.Każdy z nich ma zdolność do regeneracjikomórka ma taki potencjał. Komórki skóry są aktualizowane co dwa tygodnie, komórki jelitowe - przez dwa tygodnie, a komórki mózgowe - co dziesięć lat. Problem polega na tym, że nie regenerujemy tkanek, gdy wystąpi choroba, blizna lub uszkodzenie. W tym momencie regeneracja ustaje, a medycyna regeneracyjna może tutaj pomóc. Od pacjenta pobieramy bardzo małą tkankę mięśniową, a następnie przetwarzamy te komórki i umieszczamy je w miejscu, w którym znajduje się uszkodzony mięsień. Może być również stosowany u pacjentów z oparzeniami: w tym przypadku pobieramy małą próbkę skóry pacjenta, następnie przetwarzamy komórki i po prostu nakładamy je na uszkodzone obszary za pomocą sprayu. Co więcej, jeśli pacjent zostanie ranny, musisz go najpierw wyleczyć, pozbyć się infekcji i poczekać, aż będzie gotowy na leczenie.
Wyhoduj nowy organ
Zamiast komórek możesz użyć tak zwanego podłoża - swoistej ramy budowlanej.Jego materiały są bardzo podobne do materiałów szwów.Rozpuszczają się w ciągu kilku miesięcy i są bezpieczne dla ludzi i komórek. Pobieramy od pacjenta małą próbkę tkanki, następnie przetwarzamy te komórki poza ciałem, hodujemy je, na rusztowaniu nadamy im kształt rurek i wszczepiamy je pacjentowi. Cały proces trwa około 30 dni. To samo dotyczy naczyń krwionośnych. Umieszczamy te komórki na materiale, a następnie trenujemy ten narząd. Kiedy ucisk stanie się taki, jakiego potrzebujemy, ludziom wszczepia się naczynia. Najbardziej złożonym narządem jest narząd stały, w którym krąży krew, taki jak serce, nerki i wątroba, ponieważ istnieją różne rodzaje tkanek i wszystkie mają wiele naczyń krwionośnych.
Zdrowa Moskwa
Najłatwiejszy sposób na wyhodowanie prostych tkanin. W praktyce klinicznej stosowana jest już metoda regeneracji skóry przy użyciu specjalnych hydrożeli lub komórek pacjenta.
Gordana Wunyak-Novakovich z Columbia University wyhodowała fragment kości czaszki, wysiewając ramkę komórkami macierzystymi.
Na Johns Hopkins University lekarze usunięciu ucha i części czaszki dotkniętych guzem. Pobierając chrząstkę z klatki piersiowej, naczyń krwionośnych i skóry, wyhodowali nowe ucho na jej dłoni, a następnie przeszczepili sztuczny narząd na swoje miejsce.
Udane eksperymenty dotyczące hodowli i przeszczepiania naczyń krwionośnych przeprowadzono na uniwersytetach w Göteborgu (Szwecja) i Rice (USA). Istnieją również przykłady wzrostu mięśni, komórek krwi, szpiku kostnego i zębów.
Jeśli chodzi o hodowlę złożonych narządów,eksperymenty są nadal prowadzone głównie na zwierzętach. Istnieją jednak przykłady udanych przeszczepów sztucznie wyhodowanych narządów ludziom. Od kilku lat Anthony Atala wykonuje operacje implantacji pęcherza wyhodowanego z komórek pacjenta. Hiszpańscy chirurdzy przeszczepili tchawicę wyhodowaną na bazie caracas dawcy.
Zaawansowana technologia komórkowa w 2002 rokuwyhodowałem 5 cm miniaturową nerkę krowy za pomocą technologii klonowania, pobierając komórki z ucha zwierzęcia. Nerkę wszczepiono obok głównych narządów i zaczęła z powodzeniem produkować mocz.
Istnieją również pozytywne doświadczenia w hodowli i przeszczepianiu wątroby szczurom laboratoryjnym (Uniwersytet Massachusetts) i płuc świniom (Uniwersytet Teksasu).
Naczynia przeszczepionych narządów są bardzo małe.Zaczęliśmy tę pracę już 30 lat temu, ale mynie było technologii. Zaczęto myśleć o pobraniu narządów od zmarłych osób i ponownym ich wykorzystaniu. Usunęli wątrobę zmarłemu pacjentowi i niejako umyli ją od środka. Po dwóch tygodniach wątroba nadal wyglądała jak wątroba, ale nie było w niej komórek. Udało nam się jednak zachować drzewo naczyniowe, takie jak szkielet wątroby. Następnie pobrali komórki pacjenta, wyhodowali je i umieścili na szkielecie. Tworzymy tkankę z ciała pacjenta i w ten sposób go leczymy. Dlatego nie ma w ogóle odpowiedzi immunologicznej. To bardzo duża zaleta medycyny regeneracyjnej.
Zdrowa Moskwa
Nawet z bardzo złego narządu możemy uzyskać dobre komórki za pomocą biopsji.Ale nie możemy tego zrobić genetyczniechoroby, ponieważ wada będzie w całej tkance. Oto inne technologie - pobieramy komórki od tego pacjenta, naprawiamy defekty, jak leczyć te komórki, a następnie pracujemy nad tą samą strategią. Jak dotąd niestety jest to eksperymentalne, ale nadal istnieje nadzieja na leczenie chorób genetycznych.
Zawsze śledzimy życie naszych pacjentów przez co najmniej 5–8 lat po przeszczepie.Musimy zadbać o to, żeby wszystko było w porządku i dopiero wtedy będziemy mogli powiedzieć, że ta technologia zadziałała, a przeszczepione narządy funkcjonują normalnie.
Drukowanie narządów i testowanie leków
Możesz wydrukować miniaturowe serce, a za dwie godziny będzie już bić.Sześć lat temu zaczęliśmy używać drukowania 3D,ponieważ konieczne było skalowanie tych technologii - wcześniej wszystko robiliśmy ręcznie. Ale narządy uzyskane w wyniku drukowania nie miały takiej integralności, aby mogły zostać wszczepione w ciało. Następnie zaczęliśmy opracowywać bardziej szczegółowe drukarki, które mogłyby tworzyć ludzkie tkanki. I pracowali nad tym przez 14 lat.
Przeprowadzono pierwsze eksperymenty z bioprintemZwykłe domowe drukarki 3D, które zostały zmodernizowane w terenie. W 2000 r. Thomas Boland założył maszyny Lexmark i HP, aby można było na nich wydrukować fragmenty DNA, aw 2003 r. Opatentował technologię.
Teraz kilkafirmy. Bioinżynierowie Organovo opracowali technologię drukowania tkanek wątroby. Drukowali także nerki, które pozostawały funkcjonalne przez dwa tygodnie. Jak dotąd takie ciała są używane tylko do testowania preparatów medycznych, ale twórcy nie wykluczają, że wkrótce zaczną opracowywać sprzęt do drukowania narządów dawców.
Rosyjscy bioinżynierowie z 3D Bioprinting Solutions opracowali drukarkę 3D FABION i przeprowadzili udany eksperyment w drukowaniu tarczycy i transplantacji eksperymentalnej myszy.
Drukarki Fripp Designs, zaprojektowane przez Sheffield University, drukują protezy oka. Ten sam zespół opracowuje technologię drukowania 3D dla nosów, uszu i podbródków.
Część sprzętu produkujemy na własne potrzebypotrzeb klientów i nie jest przeznaczony do sprzedaży (FABION, Organovo NovoGen MMX). Ceny komercyjnych biodrukarek zaczynają się od 10 tysięcy dolarów (BioBots) i 5 tysięcy euro (CELLINK Inkredible) do 200 tysięcy dolarów i więcej (bioploter 3D firmy EnvisionTEC, 3DDiscovery firmy RegenHU).
Istnieje pięć interesujących kryteriów dla drukarki 3D do drukowania organów.Po pierwsze, mają bardzo małe dyszemoże osiągnąć nawet 2 mikrony – to 2% średnicy ludzkiego włosa. Po drugie, ta drukarka daje nam precyzję, możemy rozłożyć ogniwa tam, gdzie są rzeczywiście potrzebne. Trzeci to biotusz, czyli ciecz przepływająca przez dyszę. A potem, kiedy staje się żelatyną, funkcjonuje już jak normalna tkanka. Kolejnym kryterium są mikrokanały, które zapewniają odżywianie centralnej części komórek. Zasadniczo są to substytuty krwi. I wreszcie oprogramowanie, które pozwala uzyskać trójwymiarowy obraz. W ten sposób rozumiemy, co dzieje się w organizmie i tworzymy strukturę niezbędną dla danego narządu. W tym celu pobieramy cyfrowe dane z zdjęcia rentgenowskiego i na ich podstawie tworzymy strukturę specjalnie dla tej wady u konkretnego pacjenta.
Zdrowa Moskwa
Posiadamy dwa certyfikowane systemy do drukowania narządów ludzkich.Są zatwierdzone przez FDA.Food and Drug Administration w Stanach Zjednoczonych - Hi-Tech). W ciągu ostatnich sześciu lat używaliśmy drukarki do tworzenia tak zwanego programu body-on-a-chip. Teraz jest to na etapie rozwoju, ponieważ konieczne jest zapewnienie żywotności tych narządów, ale ogólnie możemy wykonać miniaturowe płuca, serce, naczynia krwionośne i połączyć cały system na chipach. Możemy również stworzyć miniaturowe narządy wielkości główki od szpilki i zobaczyć, jak narządy te reagują na leki. Na przykład, jeśli lek przyspieszy tętno, przyspieszy tętno w naszym miniaturowym sercu. W ten sposób można zidentyfikować skutki uboczne leków, które nie są wykrywane przez inne testy.
Unikaj skutków ubocznych
Za pomocą drukowanych miniaturowych narządów możesz przetestować lek.Na przykład lek „Hismanal” od 11 latna rynku całego świata. Ten lek przeciwpsychotyczny był również stosowany jako lek przeciwhistaminowy. Po pewnym czasie jego stosowania stało się jasne, że u wielu pacjentów występują skutki uboczne związane z dysfunkcją serca. Kiedy lek był testowany na komórce, nie było żadnych problemów, a kiedy był testowany na zwierzętach, nie było żadnych problemów. Kiedy przeprowadzono pierwszy, drugi i trzeci etap badań klinicznych, nic się nie działo. Wzięliśmy ten lek, zastosowaliśmy go na swoje narządy na chipach i po tygodniu stało się jasne, że ten lek jest toksyczny dla serca.
Wynika to z faktu, że każdy reaguje inaczej.w przypadku narkotyków wszystko jest genetycznie różne, ten sam lek będzie przetwarzany inaczej. Każdy ma inną dietę, różne warunki życia, różne problemy zdrowotne. Działa to jako przeszkoda w zrozumieniu, co lek faktycznie robi z narządami. A jeśli usuniemy wszystkie te przeszkody i zobaczymy bezpośrednio, jak lek działa na narządy, możemy natychmiast wykryć toksyczność.
Dziś opracowujemy system, który nazywamy „ciałem na chipie”.Pomoże to szczególnie zmniejszyć toksyczność.leki – na przykład do pracy z pacjentami chorymi na raka. Możemy pobrać małą komórkę nowotworową i ją wyhodować, a następnie przetestować chemioterapię na chipie przed zastosowaniem terapii pacjentowi. Mieliśmy pacjenta z czerniakiem, przez sześć miesięcy był na chemioterapii, wydano mnóstwo pieniędzy, a guz tylko rósł. Przetestowaliśmy lek, który nie był brany pod uwagę i pacjent zaczął go przyjmować. Dwa tygodnie później pacjent po raz pierwszy stwierdził, że jego stan się poprawia, a lekarz zauważył, że guz się zmniejsza. Dlatego bardzo przydatne jest przetestowanie leku przed podaniem go pacjentowi.
Komórki macierzyste: stwórz to, czego nie ma
Jeśli zachodzi potrzeba wyhodowania narządu, którego pacjent nigdy nie miał lub którego utracił, można zastosować komórki macierzyste.Zwykle, aby wyhodować nerkę, bierzemykomórka nerek, aby wyhodować cewkę moczową, bierzemy komórki cewki moczowej. Ale w przypadku komórek macierzystych możemy wziąć taką, która może stać się komórką w płucach, nerkach lub naczyniach krwionośnych. Istnieją dwa główne typy komórek macierzystych. Jednym z nich jest ludzki embrion. Są bardzo potężne, rosną i mogą przekształcić się we wszystko, ale mogą również tworzyć guzy, więc bardzo trudno jest je wykorzystać. Z drugiej strony, jeśli mówimy o tych komórkach u osoby dorosłej, mogą to być komórki tłuszczowe lub szpiku kostnego, nie będą tworzyć guzów, ale nie rosną tak dobrze.
Po raz pierwszy użyto terminu „komórka macierzysta”Niemiecki naukowiec Valentin Haacker pod koniec XIX wieku. W 1909 r. Rosyjski naukowiec Alexander Maximov zasugerował, że istnieją komórki w ciele, które pozostają niezmienione, ale we właściwym czasie mogą zmienić program i przekształcić się w komórki innego typu.
Teorię tę potwierdzono w latach 60.w zeszłym wieku. Amerykanie James Till i Ernest McCullough napromieniowali myszy śmiertelną dawką promieniowania, a następnie przeszczepili je komórką macierzystą od zdrowego osobnika. Okazało się, że w ten sposób można przywrócić krew i uratować myszy przed śmiercią. Od 1964 r. Metodę tę stosuje się w leczeniu raka krwi: pacjenci najpierw niszczą własne komórki krwi, a następnie przeszczepiają zdrowe komórki macierzyste od dawcy. Skuteczność tej metody sięga 70–80%.
W 1981 roku Martin Evans i Matthew Kaufmanrównolegle z Gail Martin izolowano embrionalne komórki macierzyste z embrionów myszy. Komórki te mogą istnieć w nieskończoność na zewnątrz ciała bez zmiany ich właściwości, a kiedy dostaną się do pewnych warunków, na przykład z powrotem do ciała, zamieniają się w tkanki.
W 1999 r. Magazyn Science uznał odkrycie komórek macierzystych za jedno z trzech największych odkryć w dziedzinie biologii, po odkodowaniu DNA i programu Ludzki genom.
Przez długi czas uważano, że jeśli komórka macierzystazamienione w komórkę tkankową, nie można sprawić, by znów się wydzieliła. Jednak w 2006 roku japońska Xinya Yamanaka odkryła sposób na przekształcenie komórek somatycznych w komórki macierzyste. W tym celu otrzymał w 2012 r. Nagrodę Nobla.
Zdrowa Moskwa
Około 17 lat temu zaczęliśmy szukać alternatywnego źródła komórek macierzystych.. Sugerowane, że istnieje inny rodzaj trzonukomórki obecne w płynie owodniowym i łożysku, w którym dziecko jest otoczone w macicy. I znaleźliśmy te bardzo silne komórki macierzyste. Nie będą tworzyć guzów i mogą przekształcić się w trzy główne kategorie tkanek, które tworzą nasze ciało. Komórki te można szybko hodować do wystarczających ilości. W ten sposób unikamy wszelkich ograniczeń komórek szpiku kostnego i innych rodzajów komórek. Teraz są przedmiotem wielu badań klinicznych i jak dotąd nie są szeroko stosowane.
Nie chcę, żebyś myślał, że wszystkie problemy zostały już rozwiązane i możesz po prostu wydrukować narządy.To zajmie dekadytechnologia może ewoluować. Jest to bardzo trudne i zajmuje nam dużo czasu, aby opracować ten przepis, który pozwoli na optymalne działanie technologii. Ponadto są to drogie technologie, trudno będzie je powielić, ale możemy z całą pewnością stwierdzić, że mają potencjał. Dla nas jest to obietnica medycyny regeneracyjnej - polepszenia życia pacjentów.