Iniciar regeneração
O primeiro transplante de órgãos bem-sucedido do mundoocorreuem 1954 - cirurgião
Todos os anos, uma média de 100.800 são feitas em todo o mundotransplantes de órgãos. Os transplantes mais comumente transplantados são rins (69.400 operações), fígado (20.200), coração (5.400), pulmões (2.400) e pâncreas (2.400). A doação pode ser relacionada e póstuma, quando o órgão desejado é retirado de um cadáver. Ao mesmo tempo, na Rússia, por exemplo, o período médio de espera por um rim de doador é de 1,5 a 2 anos. No Instituto de Pesquisa Sklifosovsky, cerca de 200 operações são realizadas anualmente, enquanto há aproximadamente 500 pessoas na lista de espera.
A natureza criou as células de tal forma que elas sempre sabem o que fazer.Eles têm a capacidade de regenerar, cadaa célula tem esse potencial. As células da pele são atualizadas a cada duas semanas, as células intestinais - por duas semanas e as células cerebrais - a cada dez anos. O problema é que não regeneramos o tecido quando ocorre uma doença, cicatriz ou dano. Nesse ponto, a regeneração para e a medicina regenerativa pode ajudar aqui. Pegamos um tecido muscular muito pequeno do paciente, depois processamos essas células e as colocamos na área onde o músculo danificado está localizado. Também pode ser usado em pacientes com queimaduras: nesse caso, coletamos uma pequena amostra da pele do paciente, processamos as células e simplesmente as aplicamos nas áreas danificadas com um spray. Além disso, se o paciente estiver ferido, você deve primeiro tratá-lo, livrar-se da infecção e aguardar o tempo para estar pronto para o tratamento.
Cresça um novo órgão
Em vez de células, você pode usar o chamado substrato - uma espécie de estrutura de construção.Seus materiais são muito semelhantes aos materiais de sutura.Eles se dissolvem em poucos meses e são seguros para humanos e células. Recolhemos uma pequena amostra de tecido do paciente, depois processamos essas células fora do corpo, cultivamo-las, usamos uma estrutura para torná-las tubulares e implantámo-las no paciente. Todo o processo leva aproximadamente 30 dias. O mesmo se aplica aos vasos sanguíneos. Colocamos essas células no material e depois treinamos esse órgão. Quando a compressão se torna o que precisamos, os vasos são implantados nas pessoas. O órgão mais complexo é um órgão sólido com circulação sanguínea, como o coração, o rim e o fígado, porque existem diferentes tipos de tecidos e todos possuem muitos vasos sanguíneos.
Moscou saudável
A maneira mais fácil de cultivar tecidos simples. Na prática clínica, o método de regeneração da pele usando hidrogéis ou células especiais do paciente já é utilizado.
Gordana Wunyak-Novakovich, da Columbia University, cultivou um fragmento do osso do crânio, semeando a estrutura com células-tronco.
Na Universidade Johns Hopkins, médicos removidos dopacientes ouvido e parte do crânio afetada pelo tumor. Tomando o tecido cartilaginoso do tórax, vasos sanguíneos e pele, eles cresceram um novo ouvido em sua mão e depois transplantaram o órgão artificial no lugar.
Experiências bem sucedidas no cultivo e transplante de vasos sanguíneos foram realizadas nas universidades de Gotemburgo (Suécia) e Rice (EUA). Existem também exemplos de músculos, células sanguíneas, medula óssea e dentes em crescimento.
Em relação ao cultivo de órgãos complexos,ainda estão sendo realizados experimentos principalmente em animais. No entanto, existem exemplos de transplantes bem-sucedidos de órgãos cultivados artificialmente para as pessoas. Por vários anos, Anthony Atala vem realizando operações de implantação na bexiga produzida a partir das células do paciente. Cirurgiões espanhóis transplantaram uma traquéia cultivada com base em doadores de caracas.
Tecnologia avançada de células em 2002cresceu um rim miniatura de 5 cm de uma vaca usando a tecnologia de clonagem, retirando células da orelha do animal. Um rim foi implantado próximo aos principais órgãos e ela começou a produzir urina com sucesso.
Há também experiências positivas no cultivo e transplante de fígados em ratos de laboratório (Universidade de Massachusetts) e pulmões em porcos (Universidade do Texas).
Os vasos dos órgãos transplantados são muito pequenos.Já iniciamos esse trabalho há 30 anos, masnão havia tecnologia. Eles começaram a pensar em retirar os órgãos das pessoas que haviam morrido e usá-los novamente. Eles removeram o fígado de um paciente falecido e, por assim dizer, lavaram-no por dentro. Depois de duas semanas, o fígado ainda parecia um fígado, mas não havia células dentro. Porém, conseguimos preservar a árvore vascular, como o esqueleto do fígado. Depois pegaram nas células do paciente, cultivaram-nas e colocaram-nas neste esqueleto. Criamos tecido a partir do corpo do paciente e assim o tratamos. Portanto, não há resposta imunológica alguma. Esta é uma grande vantagem da medicina regenerativa.
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Mesmo de um órgão muito ruim, podemos obter células boas por meio de uma biópsia.Mas não podemos fazer isso com genéticadoenças, porque o defeito estará em todo o tecido. Aqui estão outras tecnologias - pegamos as células desse paciente, corrigimos defeitos, como curar essas células e depois trabalhamos na mesma estratégia. Até agora, infelizmente, isso é experimental, mas ainda há esperança de que doenças genéticas possam ser tratadas.
Sempre rastreamos a vida de nossos pacientes por pelo menos 5 a 8 anos após o transplante.Devemos ter certeza de que tudo ficará bem, só assim poderemos dizer que essa tecnologia funcionou e que os órgãos transplantados estão funcionando normalmente.
Impressão de órgãos e testes de drogas
Você pode imprimir um coração em miniatura e em duas horas ele já estará batendo.Seis anos atrás, começamos a usar a impressão 3D,porque era necessário escalar essas tecnologias - antes disso, fizemos tudo manualmente. Mas os órgãos obtidos pela impressão não tinham essa integridade para serem implantados no corpo. Então começamos a desenvolver impressoras mais específicas que poderiam criar tecido humano. E eles trabalharam nisso por 14 anos.
As primeiras experiências de bioprinting foram realizadas emImpressoras 3D domésticas comuns que foram atualizadas em campo. Em 2000, Thomas Boland instalou máquinas Lexmark e HP para que os fragmentos de DNA pudessem ser impressos nelas e, em 2003, ele patenteou a tecnologia.
Agora váriosempresas. Os bioengenheiros da Organovo desenvolveram tecnologia para imprimir tecido hepático. Eles também imprimiram rins que permaneceram funcionais por duas semanas. Até agora, esses órgãos são usados apenas para testar preparações médicas, mas os criadores não excluem que em breve começarão a desenvolver equipamentos para imprimir órgãos doadores.
Os bioengenheiros russos da 3D Bioprinting Solutions desenvolveram a impressora 3D FABION e conduziram um experimento bem-sucedido na impressão da glândula tireóide e no transplante do mouse experimental.
Projetadas pela Universidade de Sheffield, as impressoras Fripp Designs imprimem próteses oculares. A mesma equipe está desenvolvendo tecnologia de impressão 3D para nariz, orelhas e queixo.
Alguns dos equipamentos são produzidos por nós própriosnecessidades dos clientes e não se destina à venda (FABION, NovoGen MMX da Organovo). Os preços das bioimpressoras comerciais variam de US$ 10 mil (BioBots) e € 5 mil (CELLINK Inkredible) a US$ 200 mil e acima (3D Bioplotter da EnvisionTEC, 3DDiscovery da RegenHU).
Existem cinco critérios interessantes para uma impressora 3D para imprimir órgãos.Em primeiro lugar, têm bicos muito pequenos,pode atingir até 2 mícrons - isto é 2% do diâmetro de um fio de cabelo humano. Em segundo lugar, esta impressora dá-nos precisão, podemos dispor as células onde são realmente necessárias. A terceira é a bioink, um líquido que passa pelo bico. E aí, quando vira gelatina, já funciona como tecido normal. O próximo critério são os microcanais, eles fornecem nutrição para a parte central das células. Essencialmente, estes são substitutos do sangue. E por último, um software que permite ter uma imagem tridimensional. Dessa forma, entendemos o que está acontecendo no corpo e criamos a estrutura necessária para determinado órgão. Para fazer isso, pegamos dados digitais do raio X e os usamos para criar uma estrutura específica para esse defeito em um determinado paciente.
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Temos dois sistemas certificados para impressão de órgãos humanos.Eles são aprovados pela FDA.Administração de Alimentos e Medicamentos nos Estados Unidos - Hi-Tech). Nos últimos seis anos, usamos uma impressora para criar o chamado programa body-on-a-chip. Agora, isso está no estágio de desenvolvimento, porque é necessário garantir a viabilidade desses órgãos, mas, em geral, podemos fabricar pulmões, coração, vasos sanguíneos em miniatura e conectar todo esse sistema em chips. Também podemos criar órgãos em miniatura do tamanho de uma cabeça de alfinete e ver como esses órgãos respondem aos medicamentos. Por exemplo, se um medicamento acelerar sua freqüência cardíaca, ele acelerará sua freqüência cardíaca em nosso coração em miniatura. Assim, é possível identificar efeitos colaterais de medicamentos que não são detectados por outros testes.
Evite efeitos colaterais
Usando órgãos em miniatura impressos, você pode testar o medicamento.Por exemplo, a droga "Hismanal", 11 anosno mercado em todo o mundo. Este antipsicótico também tem sido usado como anti-histamínico. Após algum tempo de uso, ficou claro que muitos pacientes apresentam efeitos colaterais associados à disfunção cardíaca. Quando a droga foi testada em células, não houve problemas; quando foi testada em animais, não houve problemas. Quando os estudos clínicos de primeira, segunda e terceira fases foram realizados, nada aconteceu. Tomamos esse remédio, usamos chips em nossos órgãos e, em uma semana, ficou claro que esse remédio era tóxico para o coração.
Isso se deve ao fato de que todos reagem de maneira diferente.para medicamentos, tudo é geneticamente diferente, o mesmo medicamento será processado de maneira diferente. Todo mundo tem uma dieta diferente, diferentes condições de vida, diferentes dificuldades de saúde. Isso funciona como um obstáculo para a compreensão do que o medicamento realmente faz com os órgãos. E se removermos todos esses obstáculos e vermos diretamente como o medicamento age nos órgãos, podemos detectar imediatamente a toxicidade.
Hoje estamos desenvolvendo um sistema que chamamos de "corpo em um chip".Ajudará particularmente a reduzir a toxicidade.medicamentos - por exemplo, para trabalhar com pacientes com câncer. Podemos pegar uma pequena célula cancerosa e cultivá-la, e então testar a quimioterapia em um chip antes de administrar a terapia ao paciente. Tivemos um paciente com melanoma, ele fez quimioterapia por seis meses, gastou muito dinheiro e o tumor só cresceu. Testamos um medicamento que não havia sido considerado e o paciente começou a tomá-lo. Duas semanas depois, o paciente disse pela primeira vez que seu quadro estava melhorando e o médico notou que o tumor estava diminuindo. Assim, é muito útil testar o medicamento antes de administrá-lo ao paciente.
Células-tronco: crie o que não é
Quando for necessário cultivar um órgão que o paciente nunca teve ou perdeu, as células-tronco podem ser utilizadas.Geralmente, para crescer um rim, tomamoscélula renal, para crescer a uretra, pegamos as células da uretra. Mas no caso de células-tronco, podemos pegar uma que pode se tornar uma célula de um pulmão, rim ou vaso sanguíneo. Existem dois tipos principais de células-tronco. Um deles é embrionário humano. Eles são muito poderosos, crescem e podem se transformar em qualquer coisa, mas também podem formar tumores, por isso é muito difícil usá-los. Por outro lado, se falarmos dessas células em um adulto, elas podem ser células de gordura ou medula óssea, não formarão tumores, mas não crescerão tão bem.
Pela primeira vez, o termo "célula-tronco" usadoCientista alemão Valentin Haacker no final do século XIX. Em 1909, o cientista russo Alexander Maximov sugeriu que existem células no corpo que permanecem inalteradas, mas no momento certo elas podem mudar o programa e se transformar em células de um tipo diferente.
Essa teoria foi confirmada nos anos 60.século passado. Os americanos James Till e Ernest McCullough irradiaram ratos com uma dose letal de radiação e os transplantaram com uma célula-tronco de sangue de um indivíduo saudável. Descobriu-se que desta maneira é possível restaurar o sangue e salvar ratos da morte. Desde 1964, esse método é utilizado no tratamento de câncer de sangue: os pacientes primeiro destroem suas próprias células sanguíneas e depois transplantam células-tronco saudáveis do doador. A eficácia deste método atinge 70-80%.
Em 1981, Martin Evans e Matthew Kaufmanparalelamente a Gail Martin, células-tronco embrionárias de embriões de camundongos foram isoladas. Essas células podem existir indefinidamente fora do corpo sem alterar suas propriedades e, quando entram em certas condições, por exemplo, de volta ao corpo, se transformam em tecidos.
Em 1999, a revista Science classificou a descoberta de células-tronco como uma das três maiores descobertas em biologia, depois de decodificar o DNA e o programa Genoma Humano.
Durante muito tempo, acreditava-se que, se uma célula-troncotransformada em uma célula de tecido, é impossível fazê-la se originar novamente. No entanto, em 2006, o japonês Xinya Yamanaka descobriu uma maneira de transformar células somáticas em células-tronco. Por isso, em 2012, ele recebeu o Prêmio Nobel.
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Há cerca de 17 anos, começamos a procurar uma fonte alternativa de células-tronco.. Sugeriu que existe outro tipo de hastecélulas presentes no líquido amniótico e na placenta com a qual o bebê está cercado no útero. E encontramos essas células-tronco muito poderosas. Eles não formarão tumores e podem se transformar em três categorias principais de tecido que formam nosso corpo. Essas células podem ser cultivadas rapidamente em quantidades suficientes. Dessa maneira, evitamos todas as limitações das células da medula óssea e de outros tipos de células. Agora, eles são objeto de vários estudos clínicos e até agora não são amplamente utilizados.
Não quero que você pense que todos os problemas já foram resolvidos e você pode simplesmente imprimir os órgãos.Levará décadas para essesa tecnologia pode evoluir. Isso é muito difícil e leva muito tempo para desenvolvermos a própria receita que permitirá que as tecnologias funcionem da melhor maneira possível. Além disso, essas tecnologias são caras, será difícil replicá-las, mas podemos dizer com certeza que elas têm potencial. E para nós, essa é a promessa da medicina regenerativa - melhorar a vida dos pacientes.