Începeți regenerarea
Primul transplant de organe cu succes din lumes-a produsîn 1954 - chirurg
În fiecare an, în întreaga lume sunt produse în medie 100.800transplanturi de organe. Cele mai frecvent transplantate sunt rinichii (69.400 operații), ficatul (20.200), inima (5.400), plămânii (2.400) și pancreasul (2.400). Donația poate fi legată și postumă, atunci când organul dorit este prelevat dintr-un cadavru. În același timp, în Rusia, de exemplu, perioada medie de așteptare pentru un rinichi donator este de 1,5-2 ani. La Institutul de Cercetare Sklifosovsky se efectuează anual aproximativ 200 de operații, în timp ce pe lista de așteptare sunt aproximativ 500 de persoane.
Natura a creat celule în așa fel încât ele știu mereu ce să facă.Ei au capacitatea de a se regenera, fiecarecelula are un astfel de potențial. Celulele pielii sunt actualizate la fiecare două săptămâni, celulele intestinale - timp de două săptămâni și celulele creierului - la fiecare zece ani. Problema este că nu regenerăm țesutul atunci când apare o boală, o cicatrice sau o deteriorare. În acest moment, regenerarea se oprește, iar medicina regenerativă poate ajuta aici. Luăm țesut muscular foarte mic de la pacient, apoi prelucrăm aceste celule și le plasăm în zona în care se află mușchiul deteriorat. Poate fi folosit și pentru pacienții cu arsuri: în acest caz, luăm un mic eșantion din pielea pacientului, apoi procesăm celulele și le aplicăm pur și simplu pe zonele deteriorate cu un spray. Mai mult, dacă pacientul este rănit, trebuie să-l tratați mai întâi, să scăpați de infecție și să așteptați timpul necesar pentru tratament.
Crește un nou organ
În loc de celule, puteți utiliza așa-numitul substrat - un fel de cadru de construcție.Materialele sale sunt foarte asemănătoare cu materialele de sutură.Se dizolvă în câteva luni și sunt sigure pentru oameni și celule. Luăm o mică probă de țesut de la pacient, apoi procesăm acele celule în afara corpului, le cultivăm, folosim o schelă pentru a le face tubulare și le implantăm în pacient. Întregul proces durează aproximativ 30 de zile. Același lucru este valabil și pentru vasele de sânge. Punem aceste celule pe material, apoi antrenăm acest organ. Când compresia devine ceea ce avem nevoie, vasele sunt implantate în oameni. Cel mai complex organ este un organ solid cu circulație sanguină, cum ar fi inima, rinichii și ficatul, deoarece există diferite tipuri de țesuturi și toate au atât de multe vase de sânge.
Moscova sănătoasă
Cel mai simplu mod de a crește țesături simple. În practica clinică, metoda de regenerare a pielii folosind hidrogeluri speciale sau celule ale pacientului este deja folosită.
Gordana Wunyak-Novakovich de la Universitatea Columbia a crescut un fragment din osul craniului, semănând cadrul cu celule stem.
La Johns Hopkins University, medicii au fost îndepărtațiurechea pacientilor si o parte a craniului afectata de tumora. Luând țesutul cartilaginos de la piept, vasele de sânge și piele, au crescut o ureche nouă pe mâna ei, apoi au transplantat organul artificial la locul său.
Experimente de succes privind cultivarea și transplantul vaselor de sânge au fost organizate la universitățile din Göteborg (Suedia) și Rice (SUA). Există, de asemenea, exemple de creștere a mușchilor, celulelor sanguine, măduvei osoase și dinților.
În ceea ce privește cultivarea de organe complexe,experimentele sunt încă efectuate în principal pe animale. Cu toate acestea, există exemple de transplanturi de succes ale organelor cultivate artificial către oameni. De câțiva ani, Anthony Atala desfășoară operații de implantare pe vezică cultivată din celulele pacientului. Chirurgii spanioli au transplantat o traheă cultivată pe baza de caracas donatoare.
Tehnologie celulară avansată în 2002a crescut un rinichi în miniatură de 5 cm lungime folosind tehnologia de donare, preluând celulele din urechea animalului. Un rinichi a fost implantat lângă organele principale, iar ea a început să producă cu succes urină.
Există, de asemenea, experiență pozitivă în creșterea și transplantarea ficatului în șobolani de laborator (Universitatea din Massachusetts) și a plămânilor în porci (Universitatea din Texas).
Vasele organelor transplantate sunt foarte mici.Am început deja această lucrare acum 30 de ani, dar noinu exista tehnologie. Au început să se gândească să ia organele oamenilor care muriseră și să le folosească din nou. Au scos ficatul unui pacient decedat și, parcă, l-au spălat din interior. După două săptămâni, ficatul încă arăta ca un ficat, dar înăuntru nu erau celule. Cu toate acestea, am reușit să păstrăm arborele vascular, cum ar fi scheletul ficatului. Apoi au luat celulele pacientului, le-au crescut și le-au așezat pe acest schelet. Creăm țesut din corpul pacientului și astfel îl tratăm. Prin urmare, nu există niciun răspuns imun. Acesta este un avantaj foarte mare al medicinei regenerative.
Moscova sănătoasă
Chiar și dintr-un organ foarte rău, putem obține celule bune folosind o biopsie.Dar nu putem face acest lucru cu geneticaboli, deoarece defectul va fi în întregul țesut. Iată alte tehnologii - luăm celule de la acest pacient, corectăm defectele, cum să vindecăm aceste celule și apoi lucrăm pe aceeași strategie. Până acum, din păcate, acest lucru este experimental, dar încă există speranța că bolile genetice pot fi tratate.
Urmărim întotdeauna viața pacienților noștri cel puțin 5–8 ani după transplant.Trebuie să ne asigurăm că totul va fi bine, abia atunci putem spune că această tehnologie a funcționat și organele transplantate funcționează normal.
Tipărirea organelor și testarea medicamentelor
Puteți imprima o inimă în miniatură și în două ore va bate deja.Acum șase ani, am început să folosim imprimarea 3D,pentru că a fost necesar să scalăm aceste tehnologii - înainte de asta am făcut totul manual. Dar organele obținute prin imprimare nu aveau o astfel de integritate care să fie implantate în corp. Apoi am început să dezvoltăm mai multe imprimante specifice care ar putea crea țesut uman. Și au lucrat la ea timp de 14 ani.
Primele experimente de bioprinting au fost efectuateImprimante 3D casnice obișnuite care au fost modernizate în domeniu. În 2000, Thomas Boland a înființat utilaje Lexmark și HP, astfel încât să poată fi imprimate fragmente de ADN pe ele, iar în 2003 a patentat tehnologia.
Acum mai multecompanii. Bioinginerii Organovo au dezvoltat o tehnologie de imprimare a țesutului hepatic. De asemenea, au imprimat rinichii care au rămas funcționali timp de două săptămâni. Până în prezent, astfel de corpuri sunt utilizate doar pentru testarea medicamentelor, dar creatorii nu exclud că în curând vor începe să dezvolte echipamente pentru imprimarea organelor donatoare.
Bioinginerii ruși de la 3D Bioprinting Solutions au dezvoltat imprimanta 3D FABION și au realizat un experiment de succes în tipărirea glandei tiroide și transplantarea mouse-ului experimental.
Proiectate de Universitatea Sheffield, imprimantele Fripp Designs imprimă proteze pentru ochi. Aceeași echipă dezvoltă tehnologia de imprimare 3D pentru nasuri, urechi și pui.
Unele dintre echipamente sunt produse pentru noinevoile clienților și nu este destinat vânzării (FABION, Organovo’s NovoGen MMX). Prețurile pentru bioimprimante comerciale încep de la 10 mii USD (BioBots) și 5 mii EUR (CELLINK Inkredible) până la 200 mii USD și mai mult (Bioplotterul 3D al EnvisionTEC, 3DDiscovery al RegenHU).
Există cinci criterii interesante pentru o imprimantă 3D pentru imprimarea organelor.În primul rând, au duze foarte mici, eipoate ajunge până la 2 microni - acesta este 2% din diametrul unui păr uman. În al doilea rând, această imprimantă ne oferă precizie, putem așeza celulele acolo unde sunt de fapt necesare. Al treilea este biocerneala, un lichid care trece prin duză. Și apoi, când devine gelatină, funcționează deja ca țesut normal. Următorul criteriu este microcanalele, acestea furnizează nutriție părții centrale a celulelor. În esență, aceștia sunt înlocuitori de sânge. Și în sfârșit, software care vă permite să aveți o imagine tridimensională. În acest fel, înțelegem ce se întâmplă în corp și creăm structura necesară unui organ dat. Pentru a face acest lucru, luăm date digitale din raze X și le folosim pentru a crea o structură specială pentru acest defect la un anumit pacient.
Moscova sănătoasă
Avem două sisteme certificate pentru imprimarea organelor umane.Sunt aprobate de FDA.Administrarea alimentelor și a drogurilor în Statele Unite - Hi-Tech). În ultimii șase ani, am folosit o imprimantă pentru a crea așa-numitul program body-on-a-chip. Acum aceasta este în stadiul de dezvoltare, deoarece este necesar să se asigure viabilitatea acestor organe, dar, în general, putem face plămâni minimați, inima, vasele de sânge și conectăm întregul sistem pe chipsuri. Putem, de asemenea, să creăm organe în miniatură de dimensiunea unui cap de ac și să vedem cum reacționează aceste organe la medicamente. De exemplu, dacă un medicament îți accelerează ritmul cardiac, acesta va accelera ritmul cardiac în inima noastră în miniatură. Astfel, este posibil să se identifice efectele secundare ale medicamentelor care nu sunt detectate prin alte teste.
Evitați efectele secundare
Folosind organe miniaturale tipărite, puteți testa medicamentul.De exemplu, medicamentul "Hismanal", 11 anipe piața din întreaga lume. Acest antipsihotic a fost folosit și ca antihistaminic. După un timp de utilizare, a devenit clar că mulți pacienți prezintă reacții adverse asociate cu disfuncția cardiacă. Când medicamentul a fost testat pe o celulă, nu au fost probleme; când a fost testat pe animale, nu au fost probleme. Când au fost efectuate studiile clinice de prima, a doua și a treia etapă, nu sa întâmplat nimic. Am luat acest medicament, l-am folosit pe organe pe cipuri și în decurs de o săptămână a devenit clar că acest medicament este toxic pentru inimă.
Acest lucru se datorează faptului că toată lumea reacționează diferit.pentru medicamente, totul este diferit genetic, același medicament va fi procesat diferit. Fiecare are o dietă diferită, condiții de viață diferite, dificultăți diferite de sănătate. Acest lucru acționează ca un obstacol în a înțelege ce face medicamentul de fapt cu organele. Și dacă eliminăm toate aceste obstacole și vedem direct cum acționează medicamentul asupra organelor, putem detecta imediat toxicitatea.
Astăzi dezvoltăm un sistem pe care îl numim „corp pe un cip”.Va ajuta în special la reducerea toxicității.medicamente - de exemplu, pentru a lucra cu bolnavii de cancer. Putem lua o mică celulă canceroasă și o crește, apoi putem testa chimioterapia pe un cip înainte de a-i administra pacientului respectiva terapie. Am avut un pacient cu melanom, a fost la chimioterapie timp de șase luni, s-au cheltuit mulți bani, iar tumora a crescut. Am testat un medicament care nu a fost luat în considerare și pacientul a început să-l primească. Două săptămâni mai târziu, pacientul a spus pentru prima dată că starea lui se ameliorează, iar medicul a observat că tumora este în scădere. Astfel, este foarte util să testați medicamentul înainte de a-l da pacientului.
Celule stem: creați ceea ce nu este
Atunci când trebuie să creșteți un organ pe care pacientul nu l-a avut sau pe care nu l-a pierdut niciodată, se pot folosi celule stem.De obicei, pentru a crește un rinichi, luămcelulele renale, pentru a crește uretra, luăm celulele uretrei. Dar în cazul celulelor stem, putem lua una care poate deveni o celulă dintr-un plămân, rinichi sau vas de sânge. Există două tipuri principale de celule stem. Una dintre ele este embrionul uman. Sunt foarte puternici, cresc și se pot transforma în orice, dar pot forma tumori, de aceea este foarte dificil să le folosești. Pe de altă parte, dacă vorbim despre aceste celule la un adult, ele pot fi celule de grăsime sau măduvă osoasă, nu vor forma tumori, dar nu cresc atât de bine.
Pentru prima dată, termenul „celulă stem” folositSavantul german Valentin Haacker la sfârșitul secolului al XIX-lea. În 1909, omul de știință rus Alexander Maximov a sugerat să existe celule în corp care rămân neschimbate, dar la momentul potrivit pot schimba programul și se pot transforma în celule de alt tip.
Această teorie a fost confirmată în anii 60.secolul trecut. Americanii James Till și Ernest McCullough au iradiat șoarecii cu o doză letală de radiații, apoi i-au transplantat cu o celulă stem de la un individ sănătos. S-a dovedit că în acest fel este posibilă restaurarea sângelui și salvarea șoarecilor de la moarte. Începând cu 1964, această metodă a fost folosită în tratamentul cancerului de sânge: pacienții își distrug mai întâi propriile celule din sânge și apoi transplantează celule stem sănătoase de la donator. Eficiența acestei metode atinge 70–80%.
În 1981, Martin Evans și Matthew Kaufmanîn paralel cu Gail Martin, au fost izolate celule stem embrionare din embrioni de șoarece. Aceste celule ar putea exista la nesfârșit în afara corpului fără a-și schimba proprietățile, iar atunci când ajung în anumite condiții, de exemplu, înapoi în corp, se transformă în țesuturi.
În 1999, revista Science a clasat descoperirea celulelor stem ca fiind una dintre cele mai mari descoperiri din biologie, după decodarea ADN-ului și a programului Genomului Uman.
Multă vreme s-a crezut că în cazul în care o celulă stemtransformată într-o celulă tisulară, este imposibil să o facă să tulpineze din nou. Cu toate acestea, în 2006, japonezul Xinya Yamanaka a descoperit o modalitate de a transforma celulele somatice înapoi în celule stem. Pentru aceasta, în 2012, a primit premiul Nobel.
Moscova sănătoasă
În urmă cu aproximativ 17 ani, am început să căutăm o sursă alternativă de celule stem.. Sugerăm că există un alt tip de tulpinăcelule prezente în lichidul amniotic și în placenta cu care copilul este înconjurat în uter. Și am găsit aceste celule stem foarte puternice. Nu vor forma tumori și se pot transforma în trei categorii principale de țesuturi care formează corpul nostru. Aceste celule pot fi cultivate rapid la cantități suficiente. În acest fel, evităm toate limitările celulelor măduvei osoase și a altor tipuri de celule. Acum fac obiectul mai multor studii clinice și până în prezent nu sunt utilizate pe scară largă.
Nu vreau să credeți că toate problemele au fost deja rezolvate și că puteți doar să tipăriți organe.Va dura decenii pentru acesteatehnologia ar putea evolua. Acest lucru este foarte dificil și necesită mult timp pentru a putea dezvolta chiar rețeta care va permite tehnologiilor să funcționeze optim. În plus, acestea sunt tehnologii scumpe, va fi dificil să le reproduceți, dar putem spune sigur că au potențial. Și pentru noi, aceasta este promisiunea medicinii regenerative - de a îmbunătăți viața pacienților.