Spustite regeneráciu
Prvá úspešná transplantácia orgánov na svetedošlov roku 1954 - chirurg
Každý rok sa ich na celom svete vyrobí v priemere 100 800 kusovtransplantácie orgánov. Najčastejšie sa transplantujú obličky (69 400 operácií), pečeň (20 200), srdce (5 400), pľúca (2 400) a pankreas (2 400). Darcovstvo môže byť súvisiace a posmrtné, keď sa z mŕtvoly odoberie požadovaný orgán. Zároveň je napríklad v Rusku priemerná čakacia doba na darcovskú obličku 1,5-2 roky. Vo Výskumnom ústave Sklifosovsky sa ročne vykoná okolo 200 operácií, pričom na čakacej listine je približne 500 ľudí.
Príroda vytvorila bunky tak, že vždy vedia, čo majú robiť.Každý má schopnosť regeneráciebunka má taký potenciál. Kožné bunky sa aktualizujú každé dva týždne, črevné bunky - dva týždne a mozgové bunky - každých desať rokov. Problém je v tom, že neregenerujeme tkanivo, keď sa vyskytne choroba, jazva alebo poškodenie. V tomto okamihu sa regenerácia zastaví a regeneračná medicína tu môže pomôcť. Odoberieme pacientovi veľmi malé svalové tkanivo, potom tieto bunky spracujeme a umiestnime do oblasti, kde sa nachádza poškodený sval. Môže sa tiež použiť pre pacientov s popáleninami: v tomto prípade odoberieme malú vzorku pokožky pacienta, potom spracujeme bunky a jednoducho ich aplikujeme postrekom na poškodené oblasti. Navyše, ak je pacient zranený, musíte ho najskôr liečiť, zbaviť sa infekcie a počkať, kým bude pripravený na liečbu.
Pestujte nový orgán
Namiesto buniek môžete použiť takzvaný substrát - druh stavebného rámu.Jeho materiály sú veľmi podobné materiálom na šitie.Rozpúšťajú sa za niekoľko mesiacov a sú bezpečné pre ľudí a bunky. Pacientovi odoberieme malú vzorku tkaniva, potom tieto bunky spracujeme mimo tela, kultivujeme ich, pomocou lešenia ich urobíme tubulárnymi a implantujeme ich pacientovi. Celý proces trvá približne 30 dní. To isté platí pre krvné cievy. Tieto bunky položíme na materiál, potom tento orgán trénujeme. Keď sa kompresia stane tým, čo potrebujeme, cievy sa implantujú ľuďom. Najzložitejším orgánom je pevný orgán s krvným obehom, ako je srdce, obličky a pečeň, pretože existujú rôzne typy tkanív a všetky majú toľko krvných ciev.
Zdravá Moskva
Najjednoduchší spôsob pestovania jednoduchých textílií. V klinickej praxi sa už používa metóda regenerácie kože pomocou špeciálnych hydrogélov alebo buniek pacienta.
Gordana Wunyak-Novakovich na Columbia University vyrástla časť kosti lebky a zasiala rám kmeňovými bunkami.
Na Johns Hopkins University boli lekári vylúčení zuši pacientov a časť lebky ovplyvnená nádorom. Vzali chrupavkové tkanivo z hrudníka, krvných ciev a kože, narástli na uši nové ucho a potom transplantovali umelý orgán na miesto.
Úspešné experimenty na kultivácii a transplantácii krvných ciev sa uskutočnili na univerzitách v Göteborgu (Švédsko) a Rice (USA). Existujú aj príklady rastúceho svalu, krvných buniek, kostnej drene a zubov.
Pokiaľ ide o kultiváciu zložitých orgánov,Pokusy sa stále uskutočňujú hlavne na zvieratách. Existujú však príklady úspešných transplantátov umelo pestovaných orgánov ľuďom. Už niekoľko rokov vykonáva Anthony Atala implantačné operácie na močovom mechúre vypestovanom z buniek pacienta. Španielski chirurgovia transplantovali priedušnicu pestovanú na základe darcovských karaf.
Pokročilá bunková technológia v roku 2002vyrástla 5 cm dlhá miniatúrna oblička kravy pomocou technológie klonovania, ktorá odoberala bunky z ucha zvieraťa. Vedľa hlavných orgánov bola implantovaná oblička a ona začala úspešne produkovať moč.
Existujú tiež pozitívne skúsenosti s pestovaním a transplantáciou pečene laboratórnym potkanom (University of Massachusetts) a pľúc ošípaným (University of Texas).
Plavidlá transplantovaných orgánov sú veľmi malé.S touto prácou sme začali už pred 30 rokmi, ale myneexistovala žiadna technológia. Začali uvažovať o tom, že odoberú orgány ľuďom, ktorí zomreli, a znova ich použijú. Zosnulému pacientovi vybrali pečeň a akoby ju zvnútra umyli. Po dvoch týždňoch pečeň stále vyzerala ako pečeň, ale vo vnútri neboli žiadne bunky. Podarilo sa nám však zachovať cievny strom, napríklad kostru pečene. Potom odobrali bunky pacienta, vypestovali ich a umiestnili na túto kostru. Z tela pacienta vytvárame tkanivo a tým ho liečime. Preto neexistuje žiadna imunitná odpoveď. To je veľmi veľká výhoda regeneratívnej medicíny.
Zdravá Moskva
Aj z veľmi zlého orgánu môžeme pomocou biopsie získať dobré bunky.Nemôžeme to však urobiť s genetikouchorôb, pretože defekt bude v celom tkanive. Tu sú ďalšie technológie - berieme bunky od tohto pacienta, opravujeme defekty, ako tieto bunky liečiť a potom pracujeme na rovnakej stratégii. Zatiaľ je to, žiaľ, experimentálne, stále však existuje nádej, že genetické choroby sa dajú liečiť.
Život našich pacientov vždy sledujeme najmenej 5–8 rokov po transplantácii.Musíme sa uistiť, že všetko bude v poriadku, až potom môžeme povedať, že táto technológia fungovala a transplantované orgány fungujú normálne.
Orgánová tlač a testovanie liekov
Môžete si vytlačiť miniatúrne srdiečko a do dvoch hodín už bude biť.Pred šiestimi rokmi sme začali používať 3D tlač,pretože bolo potrebné tieto technológie škálovať - predtým sme všetko robili manuálne. Orgány získané tlačou však nemali takú integritu, aby mohli byť implantované do tela. Potom sme začali vyvíjať špecifickejšie tlačiarne, ktoré by mohli vytvárať ľudské tkanivo. A pracovali na tom 14 rokov.
Uskutočnili sa prvé experimenty s biotlačouBežné domáce 3D tlačiarne, ktoré boli vylepšené v teréne. V roku 2000 Thomas Boland zriadil stroje Lexmark a HP, aby na nich bolo možné tlačiť fragmenty DNA, av roku 2003 túto technológiu patentoval.
Teraz niekoľkospoločnosti. Bioinžinieri spoločnosti Organovo vyvinuli technológiu na tlačenie pečeňového tkaniva. Tiež tlačili obličky, ktoré zostali funkčné dva týždne. Doteraz sa tieto orgány používajú iba na testovanie lekárskych prípravkov, ale tvorcovia nevylučujú, že čoskoro začnú vyvíjať zariadenia na tlač darcovských orgánov.
Ruskí bioinžinieri z 3D Bioprinting Solutions vyvinuli 3D tlačiareň FABION a uskutočnili úspešný experiment v tlači štítnej žľazy a transplantácii jej experimentálnej myši.
Navrhnuté Sheffieldskou univerzitou, tlačiarne Fripp Designs tlačia očné protézy. Rovnaký tím vyvíja technológiu 3D tlače pre nosy, uši a brady.
Niektoré zariadenia vyrábame pre vlastnú potrebupotrebám zákazníkov a nie je určený na predaj (FABION, Organovo NovoGen MMX). Ceny komerčných biotlačiarní začínajú od 10 tisíc dolárov (BioBots) a 5 tisíc eur (CELLINK Inkredible) až po 200 tisíc dolárov a vyššie (EnvisionTEC 3D Bioplotter, RegenHU 3DDiscovery).
Pre 3D tlačiareň pre tlač orgánov existuje päť zaujímavých kritérií.Po prvé, majú veľmi malé tryskymôže dosiahnuť až 2 mikróny – to sú 2 % priemeru ľudského vlasu. Po druhé, táto tlačiareň nám dáva presnosť, môžeme rozložiť bunky tam, kde sú skutočne potrebné. Tretím je bioink, kvapalina, ktorá prechádza tryskou. A potom, keď sa stane želatínou, už funguje ako normálne tkanivo. Ďalším kritériom sú mikrokanály, ktoré poskytujú výživu centrálnej časti buniek. V podstate ide o náhrady krvi. A nakoniec softvér, ktorý vám umožní mať trojrozmerný obraz. Takto pochopíme, čo sa deje v tele a vytvoríme štruktúru potrebnú pre daný orgán. Na tento účel zoberieme digitálne dáta z röntgenu a pomocou nich vytvoríme štruktúru špeciálne pre tento defekt u konkrétneho pacienta.
Zdravá Moskva
Máme dva certifikované systémy na tlač ľudských orgánov.Sú schválené FDA.Správa potravín a liečiv v USA - Hi-Tech). Za posledných šesť rokov sme použili tlačiareň na vytvorenie takzvaného programu body-on-a-chip. Teraz je to vo vývojovej fáze, pretože je potrebné zabezpečiť životaschopnosť týchto orgánov, ale vo všeobecnosti dokážeme vytvoriť miniatúrne pľúca, srdce, krvné cievy a celý tento systém pripojiť na čipy. Môžeme tiež vytvoriť miniatúrne orgány veľkosti špendlíkovej hlavice a zistiť, ako tieto orgány reagujú na lieky. Napríklad, ak liek zrýchli srdcový rytmus, zrýchli srdcový rytmus v našom miniatúrnom srdci. Je teda možné identifikovať vedľajšie účinky liekov, ktoré sa nedetegujú inými testami.
Vyvarujte sa vedľajším účinkom
Liek môžete otestovať pomocou vytlačených miniatúrnych orgánov.Napríklad liek "Hismanal", 11 rokovna trhu po celom svete. Toto antipsychotikum sa používa aj ako antihistaminikum. Po určitom čase jeho užívania sa ukázalo, že mnohí pacienti pociťujú vedľajšie účinky spojené so srdcovou dysfunkciou. Keď bol liek testovaný na bunke, neboli žiadne problémy, keď bol testovaný na zvieratách, neboli žiadne problémy. Keď sa uskutočnila prvá, druhá a tretia etapa klinických štúdií, nič sa nestalo. Vzali sme tento liek, použili ho na naše orgány na čipoch a do týždňa sa ukázalo, že tento liek je toxický pre srdce.
Dôvodom je skutočnosť, že každý reaguje inak.v prípade drog je všetko geneticky odlišné, rovnaký liek sa bude spracovávať odlišne. Každý má inú stravu, rôzne životné podmienky, rôzne zdravotné ťažkosti. Pôsobí to ako prekážka pre pochopenie toho, čo liek skutočne robí s orgánmi. A ak odstránime všetky tieto prekážky a uvidíme priamo, ako liek pôsobí na orgány, môžeme okamžite zistiť toxicitu.
Dnes vyvíjame systém, ktorý nazývame „telo na čipe“.Pomôže to najmä znížiť toxicitu.lieky – napríklad na prácu s onkologickými pacientmi. Môžeme zobrať malú rakovinovú bunku a vypestovať ju a potom otestovať chemoterapiu na čipe predtým, ako túto terapiu podáme pacientovi. Mali sme pacienta s melanómom, šesť mesiacov bol na chemoterapii, minulo sa veľa peňazí a nádor len rástol. Testovali sme liek, o ktorom sa neuvažovalo, a pacient ho začal dostávať. O dva týždne neskôr pacient prvýkrát povedal, že jeho stav sa zlepšuje, a lekár poznamenal, že nádor sa zmenšuje. Preto je veľmi užitočné otestovať liek pred podaním pacientovi.
Kmeňové bunky: vytvorte, čo nie je
Keď potrebujete vypestovať orgán, ktorý pacient nikdy nemal alebo oň prišiel, možno použiť kmeňové bunky.Zvyčajne, aby sme pestovali obličky, beriemeobličkové bunky, na pestovanie močovej trubice berieme bunky močovej trubice. Ale v prípade kmeňových buniek môžeme vziať bunku, ktorá sa môže stať bunkou v pľúcach, obličkách alebo krvných cievach. Existujú dva hlavné typy kmeňových buniek. Jedným z nich je ľudský zárodok. Sú veľmi silné, rastú a dokážu z nich premieňať čokoľvek, môžu však tiež vytvárať nádory, takže je veľmi ťažké ich používať. Na druhej strane, ak hovoríme o týchto bunkách u dospelých, môžu to byť bunky tukov alebo kostnej drene, nebudú tvoriť nádory, ale nerastú tak dobre.
Prvýkrát sa používa výraz „kmeňová bunka“Nemecký vedec Valentin Haacker na konci 19. storočia. V roku 1909 ruský vedec Alexander Maximov navrhol, že v tele sú bunky, ktoré sa nezmenili, ale v pravý čas môžu program zmeniť a zmeniť na bunky iného typu.
Táto teória bola potvrdená v 60. rokoch.minulého storočia. Američania James Till a Ernest McCullough ožiarili myši letálnou dávkou žiarenia a potom ich transplantovali kmeňovou bunkou zdravého jedinca. Ukázalo sa, že týmto spôsobom je možné obnoviť krv a zachrániť myši pred smrťou. Od roku 1964 sa táto metóda používa pri liečbe rakoviny krvi: pacienti najskôr ničia svoje vlastné krvinky a potom transplantujú zdravé kmeňové bunky od darcu. Účinnosť tejto metódy dosahuje 70–80%.
V roku 1981 Martin Evans a Matthew Kaufmanparalelne s Gail Martinom boli izolované embryonálne kmeňové bunky z myších embryí. Tieto bunky by mohli existovať donekonečna mimo tela bez zmeny svojich vlastností a keď sa dostanú do určitých podmienok, napríklad späť do tela, premenia sa na tkanivá.
V roku 1999 časopis Science určil objav kmeňových buniek ako jeden z troch najväčších objavov v biológii po dekódovaní programu DNA a ľudského genómu.
Po dlhú dobu sa verilo, že v prípade kmeňových buniekAk sa zmení na tkanivovú bunku, nie je možné, aby ju znova stonali. V roku 2006 však japonská Xinya Yamanaka objavila spôsob, ako zmeniť somatické bunky späť na kmeňové bunky. Za tento účel dostal v roku 2012 Nobelovu cenu.
Zdravá Moskva
Asi pred 17 rokmi sme začali hľadať alternatívny zdroj kmeňových buniek., Navrhuje sa, že existuje iný druh stonkybunky prítomné v plodovej vode a v placente, s ktorou je dieťa obklopené v maternici. A našli sme tieto veľmi silné kmeňové bunky. Nebudú tvoriť nádory a môžu sa zmeniť na tri hlavné kategórie tkanív, ktoré tvoria naše telo. Tieto bunky sa môžu rýchlo pestovať v dostatočnom množstve. Týmto spôsobom sa vyhneme všetkým obmedzeniam buniek kostnej drene a iných typov buniek. Teraz sú predmetom mnohých klinických štúdií a doteraz sa veľmi často nevyužívajú.
Nechcem, aby ste si mysleli, že všetky problémy sú už vyriešené a môžete si len vytlačiť orgány.Bude to trvať desaťročiatechnológia by sa mohla vyvíjať. Je to veľmi ťažké a vyžaduje si veľa času, aby sme mohli vyvinúť samotný recept, ktorý umožní technológiám pracovať optimálne. Okrem toho, že ide o drahé technológie, bude ťažké ich replikovať, ale môžeme s istotou povedať, že majú potenciál. A pre nás je to prísľub regeneratívnej medicíny - zlepšiť život pacientov.