Започните регенерацију
Прва успешна трансплантација органа на светудесило1954. године - хирург
Сваке године у свету се у просеку направи 100.800трансплантације органа. Најчешће трансплантиране трансплантације су бубрези (69.400 операција), јетра (20.200), срце (5.400), плућа (2.400) и панкреас (2.400). Донација може бити сродна и постхумна, када се од леша узима жељени орган. Истовремено, у Русији, на пример, просечан период чекања за донорски бубрег је 1,5-2 године. У Истраживачком институту Склифосовски годишње се уради око 200 операција, а на листи чекања је око 500 људи.
Природа је створила ћелије на такав начин да увек знају шта да раде.Имају способност регенерације, свакаћелија има тај потенцијал. Ћелије коже обнављају се сваке две недеље, цревне ћелије у року од две недеље, а мождане ћелије на сваких десет година. Проблем је у томе што не регенеришемо ткиво када се појаве болест, ожиљак или повреда. У овом тренутку се регенерација зауставља и регенеративна медицина може помоћи. Пацијенту узимамо врло мало мишићног ткива, затим обрађујемо ове ћелије и постављамо их на место где је оштећени мишић. Ово се такође може применити на пацијенте са опекотинама: у овом случају узимамо мали узорак пацијентове коже, затим третирамо ћелије и једноставно их прскамо спреј на оштећена подручја. Штавише, ако је пацијент са повредом потребно прво излечити, ослободити се инфекције и сачекати време да и сам буде спреман за лечење.
Узгајати нови орган
Уместо ћелија можете користити такозвани супстрат - неку врсту грађевинског оквира.Његови материјали су веома слични материјалима за шавове.Растварају се за неколико месеци и безбедни су за људе и ћелије. Узимамо мали узорак ткива од пацијента, затим те ћелије обрађујемо ван тела, култивишемо их, користимо скелу да их направимо цевастим и имплантирамо у пацијента. Цео процес траје око 30 дана. Исто важи и за крвне судове. Стављамо ове ћелије на материјал, затим тренирамо овај орган. Када компресија постане оно што нам је потребно, судови се имплантирају у људе. Најсложенији орган је чврст орган са циркулацијом крви, попут срца, бубрега и јетре, јер постоје различите врсте ткива, и сва имају толико крвних судова.
„Здрава Москва“
Једноставна ткива је најлакше узгајати. У клиничкој пракси се већ користи метода регенерације коже помоћу посебних хидрогелова или сопствених ћелија пацијента.
Гордана Вуниак-Новаковић са Универзитета Цолумбиа узгајала је фрагмент костију лобање, инокулишући скелу матичним ћелијама.
На Универзитету Јохнс Хопкинс, лекари су уклоњениухо пацијента и део лобање, погођени тумором. Узевши хрскавично ткиво из грудног коша, крвних судова и коже, израсли су јој ново ухо на руци, а затим су трансплантирали вештачки орган на своје место.
Успешни експерименти на култивацији и трансплантацији крвних судова одржани су на универзитетима у Гетеборгу (Шведска) и Рице (САД). Постоје и примери растућих мишића, крвних зрнаца, коштане сржи и зуба.
Што се тиче култивације сложених органа,експерименти се и даље спроводе углавном на животињама. Међутим, постоје и примери успешне трансплантације вештачки узгајаних органа на људе. Антхони Атала већ неколико година изводи операције за имплантацију бешике израсле из ћелија пацијента. Шпански хирурзи су извршили трансплантацију душника, узгајаног на донаторским каракама.
Компанија Адванцед Целл Тецхнологи 2002подигао минијатурни крављи бубрег дужине 5 цм користећи технологије клонирања, узимајући ћелије из уха животиње. Бубрег је уграђен поред главних органа и почео је успешно да производи урин.
Такође постоји позитивна искуства у узгоју и пресађивању јетре у лабораторијске пацове (Универзитет Масачусетса) и плућа у свиње (Универзитет Тексаса).
Посуде пресађених органа су врло мале.Већ смо започели овај посао пре 30 година, али смоније било технологије. Почели су да размишљају о томе да узимају органе људи који су умрли и да их поново користе. Уклонили су јетру преминулом пацијенту и, такорећи, опрали је изнутра. После две недеље, јетра је и даље изгледала као јетра, али унутра није било ћелија. Ипак, успели смо да сачувамо васкуларно дрво, као што је скелет јетре. Затим су узели ћелије пацијента, узгајали их и ставили на овај скелет. Од тела пацијента стварамо ткиво и тако га лечимо. Због тога уопште нема имунолошког одговора. Ово је веома велика предност регенеративне медицине.
„Здрава Москва“
Чак и из веома лошег органа, помоћу биопсије можемо добити добре ћелије.Али то не можемо урадити са генетскимболести, јер ће дефект бити у целом ткиву. Овде постоје и друге технологије - овом пацијенту узимамо ћелије, исправљамо недостатке, зарастамо, и онда радимо по истој стратегији. За сада је ово нажалост експериментално, али ипак постоји нада да се генетске болести могу лечити.
Пратимо живот наших пацијената најмање 5-8 година након трансплантације.Морамо да будемо сигурни да ће све бити у реду, тек тада можемо да кажемо да је ова технологија функционисала и да трансплантирани органи функционишу нормално.
Штампање органа и испитивање лекова
Можете одштампати минијатурно срце и за два сата оно ће већ куцати.Пре шест година почели смо да користимо 3Д штампу,јер је било потребно скалирати ове технологије - пре тога смо све радили ручно. Али органи добијени помоћу печата нису имали такав интегритет да би могли да се имплантирају у тело. Тада смо почели да развијамо специфичније штампаче који би могли да створе људско ткиво. И на овоме радимо 14 година.
Године изведени су први експерименти у биоштампањуконвенционални кућни 3Д штампачи који су надограђени у радном окружењу. Тхомас Боланд је 2000. године подесио Лекмарк и ХП машине да штампају фрагменте ДНК, а 2003. патентирао је ту технологију.
Сада их има неколикокомпаније. Биоинжењери Органово развили су технологију за штампу ткива јетре. Такође су штампали бубреге који могу да раде две недеље. До сада се такви органи користе само за тестирање медицинских производа, али творци не искључују да ће ускоро почети да развијају опрему за штампу донаторских органа.
Руски биоинжењери из компаније 3Д Биопринтинг Солутионс развили су 3Д штампач ФАБИОН и спровели успешан експеримент за штампу штитасте жлезде и њену трансплантацију у тест миша.
Штампачи Фрипп Десигнс, развијени на Универзитету у Схеффиелду, штампају очне протезе. Исти тим развија технологије 3Д штампе за нос, уши и браду.
Део опреме се производи за сопствене потребепотребама купаца и није намењена продаји (ФАБИОН, Органово’с&нбсп;НовоГен ММКС). Цене комерцијалних биоштампача почињу од 10 хиљада долара (БиоБотс) и 5 хиљада евра (ЦЕЛЛИНК Инкредибле) до 200 хиљада долара и више (ЕнвисионТЕЦ-ов 3Д биоплотер, РегенХУ-ов 3ДДисцовери).
Пет је занимљивих критеријума за 3Д штампач за штампу на органима.Прво, имају веома мале млазнице, ониможе достићи до 2 микрона - ово је 2% пречника људске косе. Друго, овај штампач нам даје прецизност, можемо да поставимо ћелије тамо где су заиста потребне. Трећи је биомастило, течност која пролази кроз млазницу. А онда, када постане желатин, већ функционише као нормално ткиво. Следећи критеријум су микроканали, они обезбеђују исхрану централном делу ћелија. У суштини, ово су замене за крв. И на крају, софтвер који вам омогућава да имате тродимензионалну слику. На тај начин разумемо шта се дешава у телу и стварамо структуру потребну за дати орган. Да бисмо то урадили, узимамо дигиталне податке са рендгенског снимка и користимо их за креирање структуре посебно за овај дефект код одређеног пацијента.
„Здрава Москва“
Поседујемо два сертификована система за штампање људских органа.Одобрени су од ФДААмеричка администрација за храну и лекове - Хи-Тецх). Током последњих шест година користили смо штампач да бисмо створили оно што називамо телом на чипском програму. Сада је у фази развоја, јер је неопходно осигурати одрживост ових органа, али генерално можемо направити минијатурна плућа, срца, крвне судове и повезати цео овај систем на чиповима. Такође можемо створити минијатурне органе величине пинхеад и видети како ти органи реагују на лекове. На пример, ако нам лек убрза рад срца, убрзаће рад срца у нашем мајушном срцу. На овај начин можете идентификовати нежељене ефекте лекова који се не откривају другим тестовима.
Избегавајте нежељене ефекте
Лекови се могу тестирати помоћу штампаних минијатурних органа.На пример, лек "Хисманал", 11 годинана тржишту широм света. Овај антипсихотик се такође користио као антихистаминик. Након неког времена његове употребе, постало је јасно да многи пацијенти доживљавају нежељене ефекте повезане са срчаном дисфункцијом. Када је лек тестиран на ћелији, није било проблема када је тестиран на животињама, није било проблема. Када су спроведене клиничке студије прве, друге и треће фазе, ништа се није десило. Узели смо овај лек, користили га на нашим органима на чиповима и за недељу дана је постало јасно да је овај лек токсичан за срце.
То је зато што сви различито реагују.на лековима су сви генетски различити, исти лек ће се различито прерађивати. Свако има другачију исхрану, различите животне услове, различите здравствене проблеме. Ово делује као препрека за разумевање шта лек заправо чини органима. А ако уклонимо све ове сметње и директно погледамо како лек делује на органе, можемо одмах препознати токсичност.
Данас развијамо систем који називамо „тело на чипу“.То ће посебно помоћи у смањењу токсичности.лекове - на пример, за рад са пацијентима са раком. Можемо узети малу ћелију рака и узгајати је, а затим тестирати хемотерапију на чипу пре него што дамо ту терапију пацијенту. Имали смо пацијента са меланомом, био је на хемотерапији шест месеци, потрошено је много новца, а тумор је само растао. Тестирали смо лек који није разматран и пацијент је почео да га прима. Две недеље касније, пацијент је први пут рекао да му се стање поправља, а доктор је приметио да се тумор смањује. Стога је веома корисно тестирати лек пре него што га дате пацијенту.
Матичне ћелије: створите нешто што не постоји
Када треба да узгајате орган који пацијент никада није имао или је изгубио, могу се користити матичне ћелије.Обично, да бисмо узгајали бубрег, узимамобубрежне ћелије, за раст уретре узимамо ћелије уретре. Али у случају матичних ћелија можемо узети ону која може постати ћелија плућа, бубрега или крвних судова. Постоје две главне врсте матичних ћелија. Један од њих је људски ембрион. Веома су моћни, расту и могу се претворити у било шта, али могу и да формирају туморе, па је врло тешко користити их. С друге стране, ако говоримо о овим ћелијама код одрасле особе, то могу бити масне ћелије или ћелије коштане сржи, неће формирати туморе, али не расту тако добро.
По први пут је коришћен израз „матична ћелија“Немачки научник Валентин Хаакер крајем 19. века. 1909. године руски научник Александар Максимов сугерисао је да у телу постоје ћелије које остају непромењене, али у право време могу да промене програм и претворе се у ћелије другог типа.
Ова теорија је потврђена 60-их година.прошлог века. Американци Јамес Тилл и Ернест МцЦуллоцх озрачили су мишеве смртоносном дозом зрачења, а затим су им пресадили матичне ћелије крви здраве особе. Показало се да је на овај начин могуће вратити крв и спасити мишеве од смрти. Од 1964. године, ова метода се користи у лечењу карцинома крви: пацијенти прво уништавају сопствене крвне ћелије, а затим пресађују здраве матичне ћелије од даваоца. Ефикасност ове методе достиже 70–80%.
1981. Мартин Еванс и Маттхев КауфманПаралелно са Гале Мартином, ембрионалне матичне ћелије су изоловане из мишјих ембриона. Ове ћелије би могле постојати неограничено ван тела, а да не мењају своја својства, а када би доспеле у одређене услове, на пример, назад у тело, могле би се претворити у ткива.
Наука је 1999. откриће матичних ћелија сврстала у једно од три највећа открића у биологији, након декодирања ДНК и Програма хуманог генома.
Дуго се веровало да ако матична ћелијапретворена у ћелију ткива, немогуће је поново учинити стабљиком. Међутим, 2006. године Јапанка Схиниа Иаманака открила је начин за претварање соматских ћелија назад у матичне ћелије. За ово је 2012. добио Нобелову награду.
„Здрава Москва“
Пре око 17 година почели смо да тражимо алтернативни извор матичних ћелија... Сугерисано је да постоји друга врста стабљикећелије присутне у амнионској течности и у плаценти које окружују бебу у материци. И пронашли смо ове врло моћне матичне ћелије. Неће формирати туморе и могу се развити у три главне категорије ткива које обликују наша тела. Ове ћелије се могу брзо узгајати до довољног броја. На тај начин избегавамо сва ограничења ћелија коштане сржи и других врста ћелија. Они су сада предмет бројних клиничких студија и још увек нису у широкој употреби.
Не желим да мислите да су сви проблеми већ решени и да можете само да одштампате органе.За ове ће требати деценијетехнологија би могла да еволуира. Веома је тешко и треба нам пуно времена да развијемо рецепт који ће омогућити технологијама да раде оптимално. Поред тога, ово су скупе технологије, њих ће бити тешко поновити, али дефинитивно можемо рећи да имају потенцијал. А за нас је ово обећање регенеративне медицине - да побољша живот пацијената.