Organe în creștere. Creșterea organelor artificiale

Chiar ieri părea că producția de organe de rezervă pentru corpul nostru fragil a fost o fantezie interesantă, care, cine știe, poate se va realiza în viitorul îndepărtat. Și astăzi vorbim cu omul care a făcut din creșterea noilor organe o realitate și o salvare pentru primii pacienți. Nu pare mai puțin surprinzător că cele mai inovatoare operațiuni de transplant de organe create în laborator și cele mai avansate cercetări în domeniul medicinei regenerative se desfășoară nu oriunde, ci aici, în Krasnodar.

Paolo Macchiarini spune adesea cuvântul „fantastic” atunci când vrea să laude ceva. Temperamental, ca eroul unui film italian, trece cu ușurință de la exclamații disperate precum „Toată lumea mă vrea mort!” (este vorba despre colegi invidioși) la admirația sălbatică pentru perspectivele cercetării care promite să salveze noi vieți.

Paolo și cu mine luăm cina la unul dintre restaurantele din Satul Olimpic din Soci - aici are loc conferința „Genetica îmbătrânirii și longevității”, care a reunit cei mai mari experți în domeniul anti-îmbătrânire din întreaga lume. .

În ciuda evenimentelor din Ucraina, nimeni nu a refuzat să participe și, în ceea ce privește Macchiarini, nici nu a trebuit să treacă granița. De fapt, el este un om de știință la scară planetară - aproape un potențial câștigător al Premiului Nobel.

Dar de câțiva ani Macchiarini conduce Centrul Kubansky pentru Medicină Regenerativă universitate medicala. Ei au reușit să-l atragă pe profesor la Krasnodar cu ajutorul unui megagrant de la guvernul rus de 150 de milioane de ruble. Centrul a fost creat cu acești bani.

Aici nu trebuie să urmăresc donații și mă pot concentra pe salvarea pacienților. Apropo, notează-l - fac un apel la domnul Putin: vă rog să-mi dați un pașaport rusesc, ca Depardieu! - Macchiarini râde.

În schimbul unei noi inimi pentru el?

Politica aici la conferință este percepută dintr-un unghi destul de neobișnuit.

Avem un pacient din Crimeea care așteaptă un transplant de trahee din 2011”, spune Paolo. „M-am uitat la el de mai multe ori, dar nu m-am putut opera: ar trebui să plătească pentru asta, spitalul nu poate accepta gratuit un cetățean străin. Dar acum Rusia a capturat... oh, adică a anexat Crimeea și vom putea efectua o operațiune asupra lui gratuit - sunt foarte fericit pentru asta! Vom funcționa la începutul lunii iunie.

Cum se cresc organele

Tehnologia de producere a traheei dezvoltată de Macchiarini este mândria și principala realizare a chirurgiei regenerative, o ramură inovatoare a medicinei care crește organe. În 2008, el a fost primul din lume care a efectuat o operație de transplant de trahee crescută din propriile celule stem pe un cadru donator într-un bioreactor la un pacient, iar în 2009 a efectuat o altă operație inedită: de data aceasta s-a format organul. în interiorul corpului pacientului fără utilizarea unui bioreactor. În cele din urmă, în 2011, a efectuat prima operație de transplant a unui organ uman crescut integral în laborator pe un cadru artificial, adică fără utilizarea organelor donatoare.

Macchiarini a venit pentru prima dată în Rusia în 2010 - la invitația Fundației Science for Life Extension, a susținut o clasă de master despre medicina regenerativă la Moscova. La scurt timp, a efectuat prima operație de transplant de trahee din Rusia unei fete care, după un accident de mașină, nu a putut să vorbească și nici măcar să meargă din cauza problemelor de respirație. Fata și-a revenit, Macchiarini a câștigat un megagrant și a început să-și desfășoare operațiunile în țara noastră, adăugându-le tot timpul ceva nou. Deci, recent, el, împreună cu o trahee artificială, a transplantat o parte a laringelui pacientului.

Cum poți crește un organ separat de persoana însăși? - Nu pot să înțeleg.

În general, acest lucru este imposibil. Nu este posibil să crească un organ întreg din celulele unui adult. Pe lângă celule, este nevoie de altceva - un organ donator sau o schelă artificială.

La început, am făcut asta: am luat un organ donator - o persoană sau un animal (de obicei un porc) și l-am eliberat de material genetic, adică de celule. Pentru a face acest lucru, organul a fost plasat într-un lichid special care dizolvă țesutul muscular și alte celule, astfel încât doar un cadru de țesut conjunctiv, plasă de fibre. Orice organ are un cadru care îi dă forma, numită matrice extracelulară. Cadrul unui organ luat de la un porc, curățat de celule, nu este respins sistem imunitar uman, dar există încă probleme: poți introduce accidental un virus, ei bine, iar acest lucru provoacă respingere la mulți oameni, de exemplu, musulmani. Deci, cea mai bună opțiune a fost să folosești un cadru de inimă umană luat de la un donator decedat.

Dar în 2011, am stăpânit o tehnologie care nu necesită deloc donatori - crearea unui cadru sintetic. Este realizat în funcție de dimensiunea pacientului; este un tub din material nanocompozit elastic și plastic. Aceasta este o adevărată descoperire: un cadru sintetic ne eliberează de donatori - și pentru copii, de exemplu, de cele mai multe ori nu pot fi găsiți - înlătură întrebările de bioetică și face operația mult mai accesibilă.

Dar cum putem face din acest tub un organ viu și funcțional?

Într-un bioreactor!

Este un fel de bioimprimantă?

Nu,” râde Macchiarini, „o bioimprimantă vă permite să produceți țesuturi simple, vase de sânge, de exemplu, dar nu organe complexe”. Un bioreactor este un dispozitiv în care conditii optime pentru creșterea și reproducerea celulelor. Le oferă nutriție, respirație și elimină deșeurile. În bioreactor semănăm celule mononucleare pe cadru - celule pacient izolate din măduvă osoasă. Acesta este un tip de celulă stem care se poate transforma în celule specializate. diferite organe. Schela devine acoperită cu aceste celule în 48 de ore și le încurajăm să se transforme în celule traheale. Și organul este gata, poate fi transplantat în pacient. Corpul nu îl respinge, deoarece este crescut din celulele proprii ale pacientului.

Creierul, inima și penisul

Nu te vei limita la trahee, nu?

Urmează esofagul și diafragma. Acum le testăm pe animale. Și apoi vom crește prima inimă funcțională - se pare că în colaborare cu Texas Heart Institute.

În Kuban există o pepinieră de maimuțe pentru cercetarea medicală - dacă totul merge bine, vom testa asupra lor munca unei inimi crescute în laborator. În general, multe astfel de lucruri sunt mult mai ușor de făcut aici decât în ​​Europa sau SUA. Așa că în câțiva ani această tehnologie va ajunge la clinică. Există șanse mari ca prima inimă umană să fie crescută în Rusia.

De ce organe sunt necesare cel mai des?

Oamenii vin adesea la mine cu cereri ciudate. Într-o zi, cred că președintele Societății Mondiale a Homosexualilor a cerut să-i facă un penis.

Un al doilea penis este o idee interesantă!

Nu, singurul, din anumite motive nu era acolo. Dar nu l-am putut ajuta; nu înțeleg nimic despre penisuri. Și au cerut să facă pântece. La urma urmei, oamenii nu vor doar să-și prelungească viața și sunt nefericiți nu numai din cauza bolilor, ci sunt bântuiți de tot felul de dorințe nebune.

Dar nu facem toate chestiile astea de lux. Ceea ce încercam cu adevărat să facem a fost să creștem testiculele, pentru că atât de mulți copii au cancer testicular sau anomalii congenitale. Dar, din păcate, celulele stem nu pot fi transformate în celule testiculare și am fost forțați să oprim aceste studii.

În general, desigur, încercăm să lucrăm la ceea ce pacienții noștri au cea mai mare nevoie. Elena Gubareva realizează în prezent un proiect foarte important privind creșterea unei diafragme. Dacă funcționează, va salva mii de copii care se nasc fără diafragmă și vor muri din cauza asta.

Ce organe vor fi cel mai greu de crescut?

Inimă, ficat, rinichi. Adică, nu este dificil să le crești - astăzi este foarte posibil să se creeze orice organe și țesuturi. Dar să le facă să funcționeze normal, să producă necesare organismului substanțele sunt foarte complexe. Creșteți într-un laborator, nu mai funcționează după doar câteva ore. Problema este că nu înțelegem cum funcționează suficient de bine.

Dar poate că nu va fi nevoie să le creștem - visul meu este să folosesc celule stem pentru a restabili funcționalitatea acestor organe. Este posibil să se stimuleze procesele de regenerare în organismul însuși. Aceasta este o soluție fantastic de atractivă și ieftină: oricine, chiar și în cea mai săracă țară, poate avea propriile celule stem și nu este nevoie de transplant de organe!

Este nevoie de mult timp pentru a crește organ uman?

Depinde de complexitatea lui. Creștem o trahee în 3-4 zile; o inimă va dura 3 săptămâni.

Este posibil să crească un creier?

Da, visez să prind niște politicieni și să le înlocuiesc creierul. Și ouăle de asemenea. Dar serios, creșterea creierului face parte din planurile mele.

Dar principalul lucru din creier sunt nenumăratele conexiuni dintre neuroni, cum pot fi recreați?

De obicei, toată lumea complică această problemă; totul este mult mai simplu. Nu vorbim despre înlocuirea întregului creier, desigur. Să zicem că te-am împușcat. Ai fost împușcat în cap, ți-ai pierdut o parte din creier, dar ai supraviețuit. Ce se întâmplă dacă înlocuim această parte nefuncțională cu un substrat a cărui funcție este de a provoca creșterea neuronilor atragându-i din alte părți ale creierului? Apoi partea deteriorată se va recupera în timp, implicându-se treptat în activitatea creierului și dobândind conexiuni. Acest lucru ar putea schimba complet viețile a mii de pacienți!

Vise și dezamăgiri

Cum au colegii tăi despre succesul tău?

„Oh, acesta este un subiect complicat”, spune Macchiarini cu tristețe. - Când faci ceva complet nou, pentru prima dată în istorie, ești mereu certat. Și va dura atât de mult până când oamenii acceptă ceea ce faci! Încă sunt criticat, și aspru, pentru că fac lucruri nebunești, fără precedent. Oamenii pot fi foarte geloși pe succesul colegilor lor: m-au atacat foarte mult, au încercat să-mi îngreuneze munca, uneori în moduri foarte murdare.

Care este cel mai dificil lucru din munca și viața ta?

In viata mea? Da, nu am intimitate. Totul este atât de neglijat! Cel mai dificil lucru nu este știința, ci aceste atacuri ale colegilor, gelozia lor. Dacă ar face-o măcar cu respect! Nu, lipsă de respect totală, nu relatii umane, doar concurenta. Am publicat zeci de lucrări în reviste științifice de top, dar încă mi se spune că nu am dovezi că metodele noastre funcționează. Sunt gata să critice totul în lume, chiar și cum merg la toaletă.

Am atât de multe probleme din cauza acestei gelozii, ei pun o presiune infernală asupra mea tot timpul. Poate că acesta este prețul pe care trebuie să-l plătească fiecare pionier. Dar vom salva vieți - asta este atât de minunat, merită orice atac... Stai, vreau tiramisu! Tiramisu! Tiramisu! Și un american, te rog.

La ce visezi?

La nivel personal? Urcă-te într-o barcă și navighează departe de toată lumea. Și nu mai există contacte cu lumea asta. Doar eu și câinele meu - este suficient pentru mine. Și profesional, visez să salvez oameni fără transplant de organe - prin terapie celulară. Wow! Ar fi fantastic, pur și simplu fantastic!

Când va deveni disponibilă pe scară largă tehnologia de creștere a organelor în țările dezvoltate?

Tehnologia pentru creșterea traheei a fost deja dezvoltată aproape la perfecțiune. Dacă vom continua studiile clinice în Krasnodar, în doi ani vor exista suficiente dovezi că această metodă este sigură și eficientă și va începe să fie folosită în alte locuri. Depinde de numărul de pacienți, în primul rând, și de multe alte lucruri. Și voi lucra la esofag, diafragmă, inimă... Cred că progresul va fi rapid, mai ales în Rusia. Ai răbdare și așteaptă - vei vedea totul pentru tine.

Mă întreb dacă va fi posibil să crească un nou corp pentru creierul meu?

De ce este încă necesar acest lucru?

Pentru a prelungi viața și tinerețea, desigur.

Nu înțeleg de ce ai nevoie din nou de un corp tânăr pentru a cuceri mii de fete? E plictisitor să trăiești prea mult.

Cumva nu mă plictisesc încă, ci dimpotrivă.

Ei bine nu stiu. M-am săturat deja de viața asta! Voi, rușii, încurajați întotdeauna pe toată lumea să lupte împotriva îmbătrânirii. Sunteți filozofi și visători; problemele pur filozofice vi se par teribil de importante.

Ce este filozofic în asta, ce poate fi mai natural decât iubirea de viață?

Vrei să lupți cu natura, dar cred că trupurile noastre sunt deja perfecte. Uita-te la tine. Nu, este mai bine nu pentru tine, ci pentru fete - natura le-a creat perfecte, cine sunt eu să mă lupt cu ea?

Deja te lupți, faci operații.

Uau, ce conversație neobișnuită am început. Astfel de lucruri se întâmplă doar în Rusia...

Ne-am certat mult timp – până când am fost dați afară din restaurantul care se închidea.

Cine altcineva a fost ademenit în Rusia cu ajutorul megagranturilor?

Scopul programului de megagranturi este de a atrage cei mai importanți oameni de știință ai lumii în universitățile ruse. Patru astfel de competiții au avut deja loc. Prima a avut loc în 2010, ultima în 2014. Drept urmare, 163 de oameni de știință ruși și străini au primit megagranturi. Printre ele sunt multe vedete, chiar mai multe laureatii Nobel. „RR” prezintă unele dintre ele

Sydney Altman

Laureatul Premiului Nobel pentru chimie în 1989, profesorul Yale, va dezvolta medicamente antibacteriene și antivirale la Institutul de Biologie Chimică și Medicină Fundamentală din Filiala Siberiană a Academiei Ruse de Științe din Novosibirsk.

Jorn Tiede

Cunoscut specialist german în domeniul geologiei marine și al forajelor de adâncime, a condus laboratorul „Paleogeografia și geomorfologia țărilor polare și a oceanului mondial” de la Facultatea de Geografie și Geoecologie a Universității de Stat din Sankt Petersburg, care studiază schimbările climatice din zona arctică și susține dreptul Rusiei la platforma arctică.

Ronald Inglehart

Un politolog și sociolog din Statele Unite, profesor la Universitatea din Michigan, compară liniile directoare ale valorii în tari diferite; în Rusia lucrează la Școala Superioară de Economie.

Shimomura Osamu

Laureatul Premiului Nobel pentru chimie în 2008, creator de iepurași și purcei strălucitori verzi, cercetează bioluminiscența la Universitatea Federală Siberiană din Krasnoyarsk.

Antonio Luque Lopez

Un fizician, inventator și milionar, profesor la Universitatea din Madrid, dezvoltă noi tipuri de panouri solare la Institutul de Fizică și Tehnologie din Sankt Petersburg.

Mario Biagioli

Profesor la Departamentul de Studii Științe și Tehnologice de la Universitatea din California, Davis, el conduce cercetări în sociologia antreprenoriatului în știință și tehnologie la Universitatea Europeană din Sankt Petersburg.

Pavel Pevzner

Director al Programului de Bioinformatică și Biologie a Sistemelor de la Universitatea din California, San Diego, Director Centrul Naționalîn spectrometria de masă computațională, creează un laborator de biologie algoritmică, unic pentru Rusia, unde oamenii de știință vor citi genomurile.

) tehnologia nu este folosită pe oameni, dar dezvoltarea și experimentarea activă sunt în curs de desfășurare în acest domeniu. Potrivit directorului Federal centru științific transplantologie și organe artificiale numite după Shumakov, profesorul Serghei Gauthier, organele de creștere vor deveni disponibile în 10-15 ani.

Situatie

Ideea creșterii artificiale a organelor umane nu a părăsit oamenii de știință de mai bine de jumătate de secol, de când organele donatoare au început să fie transplantate în oameni. Chiar dacă este posibil să se transplanteze majoritatea organelor la pacienți, problema donării este în prezent foarte presantă. Mulți pacienți mor fără să-și primească organul. Creșterea organelor artificiale ar putea salva milioane de vieți umane. Unele progrese în această direcție au fost deja realizate folosind metode de medicină regenerativă.

Vezi si

Note

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce înseamnă „Cultivarea organelor” în alte dicționare:

Cultură de celule epiteliale colorate. În imagine sunt cheratina (roșu) și ADN (verde) Cultura celulară este un proces prin care celulele individuale (sau o singură celulă) in vitro ... Wikipedia

Conține unele dintre cele mai remarcabile evenimente actuale, realizări și inovații în diverse zone tehnologie moderna. Noile tehnologii sunt acele inovații tehnice care reprezintă schimbări progresive în domeniu... ... Wikipedia

Pregătirea pentru crionică Crionica (din greacă κρύος frig, îngheț) este practica de a păstra corpul uman sau capul/creierul într-o stare de adâncime ... Wikipedia

2007 – 2008 2009 2010 – 2011 Vezi și: Alte evenimente în 2009 2009 Anul Internațional al Astronomiei (UNESCO). Cuprins... Wikipedia

Dicționar medical mare

Crescând cu. X. culturile în condiţii de irigare. Unul dintre cele mai intensive tipuri de agricultură, dezvoltat în zonele deșertice, semidesertice și aride, precum și în zonele insuficient aprovizionate cu umiditate în anumite sezoane de vegetație. ÎN… …

Cultivarea plantelor în absența microorganismelor într-un mediu care înconjoară întreaga plantă sau (mai des) doar rădăcinile acesteia (sterilitatea întregii plante nu poate fi asigurată decât într-un vas închis, unde este dificil să se mențină necesarul... .. . Marea Enciclopedie Sovietică

Microorganisme în creștere, animale și celule vegetale, tesuturi sau organe in conditii artificiale... Enciclopedie medicală

Grâu- (Grâu) Grâul este o cultură de cereale răspândită Concept, clasificare, valoare și proprietăți nutriționale soiuri de grâu Cuprins >>>>>>>>>>>>>>> ... Enciclopedia investitorilor

Europa- (Europa) Europa este o parte a lumii dens populată, foarte urbanizată, numită după o zeiță mitologică, formând împreună cu Asia continentul Eurasiei și având o suprafață de aproximativ 10,5 milioane km² (aproximativ 2% din suprafața totală a Pământul) și... Enciclopedia investitorilor

Cărți

• Boli ale păsărilor domestice și de fermă. În 3 volume, . Cartea „Bolile păsărilor domestice și de fermă” este o traducere a celei de-a zecea ediții, extinsă și revizuită a manualului privind bolile păsărilor, în pregătirea căreia...
• Bolile păsărilor domestice și de fermă (număr de volume: 3), Kalnek B.U.. Cartea „Bolile păsărilor domestice și de fermă” este o traducere a celei de-a zecea ediții, extinsă și revizuită a manualului privind bolile păsărilor, în pregătirea pe care l-au luat...

Ritmul postindustrial al dezvoltării umane, și anume știința și tehnologia, este atât de mare încât era imposibil de imaginat acum 100 de ani. Ceea ce înainte putea fi citit doar în ficțiunea științifico-fantastică populară a apărut acum în lumea reală.

Medicina secolului 21 este mai avansată ca niciodată. Bolile care anterior erau considerate mortale sunt acum tratate cu succes. Cu toate acestea, problemele oncologiei, SIDA și multe alte boli nu au fost încă rezolvate. Din fericire, în viitorul apropiat va exista o soluție la aceste probleme, dintre care una va fi cultivarea organelor umane.

Fundamentele bioingineriei

Știința, care folosește baza informațională a biologiei și folosește metode analitice și sintetice pentru a-și rezolva problemele, a apărut nu cu mult timp în urmă. Spre deosebire de ingineria convențională, care folosește științe tehnice, în principal matematică și fizică, pentru activitățile sale, bioingineria merge mai departe și folosește metode inovatoare sub formă de biologie moleculară.

Una dintre principalele sarcini ale sferei științifice și tehnice nou create este cultivarea organelor artificiale în condiții de laborator în scopul transplantării lor ulterioare în corpul unui pacient al cărui organ a eșuat din cauza deteriorării sau uzurii. Pe baza structurilor celulare tridimensionale, oamenii de știință au reușit să facă progrese în studierea efectelor diferitelor boli și viruși asupra funcționării organelor umane.

Din păcate, acestea nu sunt încă organe cu drepturi depline, ci doar organoide - rudimente, o colecție neterminată de celule și țesuturi care pot fi folosite doar ca mostre experimentale. Performanța și viabilitatea lor sunt testate pe animale de experiment, în principal pe diferite rozătoare.

Referință istorică. Transplantologie

Creșterea bioingineriei ca știință a fost precedată de o lungă perioadă de dezvoltare a biologiei și a altor științe, al căror scop a fost studiul corpul uman. La începutul secolului al XX-lea, transplantologia a primit un impuls pentru dezvoltarea sa, a cărei sarcină era să studieze posibilitatea transplantului unui organ donator către o altă persoană. Crearea tehnicilor capabile să conserve organele donatoare pentru o perioadă de timp, precum și disponibilitatea experienței și a planurilor detaliate pentru transplant, a permis chirurgilor din întreaga lume să transplanteze cu succes organe precum inima, plămânii și rinichii la sfârșitul anilor 60. .

Pe acest moment Principiul transplantului este cel mai eficient dacă pacientul este în pericol pericol mortal. Principala problemă este lipsa acută de organe donatoare. Pacienții își pot aștepta rândul ani de zile fără să-l primească. În plus, există Risc ridicat faptul că organul donator transplantat poate să nu prindă rădăcini în corpul primitorului, deoarece sistemul imunitar al pacientului îl va considera ca obiect străin. În confruntare acest fenomen Au fost inventate imunosupresoare, care, totuși, au mai multe șanse să schilodă decât să vindece - imunitatea umană este slăbită catastrofal.

Avantajele creației artificiale față de transplant

Una dintre principalele diferențe competitive între metoda de creștere a organelor și transplantul lor de la un donator este că, în condiții de laborator, organele pot fi produse pe baza țesuturilor și celulelor viitorului primitor. Practic, se folosesc celule stem care au capacitatea de a se diferenția în celule ale anumitor țesuturi. Acest proces omul de știință este capabil să controleze din exterior, ceea ce reduce semnificativ riscul de respingere a organelor viitoare de către sistemul imunitar uman.

În plus, folosind metoda creșterii artificiale a organelor, este posibil să se producă un număr nelimitat dintre ele, satisfacând astfel nevoile vitale a milioane de oameni. Principiul producției în masă va reduce semnificativ prețul organelor, salvând milioane de vieți și crește semnificativ supraviețuirea umană și amânând data acesteia. moartea biologică.

Progrese în bioinginerie

Astăzi, oamenii de știință sunt capabili să crească rudimentele viitoarelor organe - organoizi, pe care le testează diverse boli, viruși și infecții pentru a urmări procesul de infecție și a dezvolta tactici de contracarare. Succesul funcționării organoidelor este testat prin transplantarea lor în corpurile animalelor: iepuri, șoareci.

De asemenea, este de remarcat faptul că bioingineria a obținut anumite succese în crearea de țesuturi cu drepturi depline și chiar în creșterea organelor din celule stem, care, din păcate, nu pot fi încă transplantate la om din cauza inoperabilității lor. Cu toate acestea, în acest moment, oamenii de știință au învățat să creeze artificial cartilaj, vase de sânge și alte elemente de legătură.

Piele și oase

Nu cu mult timp în urmă, oamenii de știință de la Universitatea Columbia au reușit să creeze un fragment osos cu o structură asemănătoare unei articulații. maxilarul inferior legând-o de baza craniului. Fragmentul a fost obținut prin utilizarea celulelor stem, ca în organele în creștere. Puțin mai târziu, compania israeliană Bonus BioGroup a reușit să inventeze metoda noua recrearea unui os uman, care a fost testat cu succes pe o rozătoare - osul crescut artificial a fost transplantat într-una dintre labe. ÎN în acest caz, Din nou, s-au folosit celule stem, doar ele au fost obținute din țesutul adipos al pacientului și ulterior plasate pe o schelă osoasă asemănătoare gelului.

Din anii 2000, medicii folosesc hidrogeluri specializate și metode de regenerare naturală a pielii deteriorate pentru a trata arsurile. Tehnicile experimentale moderne fac posibilă vindecarea arsurilor severe în câteva zile. Așa-numitul Skin Gun pulverizează un amestec special de celule stem ale pacientului pe suprafața deteriorată. Există, de asemenea, progrese majore în crearea pielii funcționale stabile cu vase de sânge și limfatice.

Recent, oamenii de știință din Michigan au reușit să crească în condiții de laborator o bucată de țesut muscular, care, totuși, este la jumătate mai slab decât cel original. În mod similar, oamenii de știință din Ohio au creat țesuturi stomacale tridimensionale care au fost capabile să producă toate enzimele necesare digestiei.

Oamenii de știință japonezi au reușit aproape imposibil - au crescut pe deplin funcțional ochiul uman. Problema cu transplantul este aceea de a atașa nervul optic ochii la creier nu este încă posibil. În Texas, plămânii au fost cultivați și artificial într-un bioreactor, dar fără vase de sânge, ceea ce pune la îndoială funcționalitatea lor.

Perspective de dezvoltare

Nu va trece mult până la momentul din istorie când majoritatea organelor și țesuturilor create în condiții artificiale vor putea fi transplantate la oameni. Deja, oamenii de știință din întreaga lume au dezvoltat proiecte și mostre experimentale, dintre care unele nu sunt inferioare originalelor. Piele, dinți, oase, totul organe interne după ceva timp se va putea crea în laboratoare și vinde persoanelor aflate în nevoie.

Noile tehnologii accelerează, de asemenea, dezvoltarea bioingineriei. Imprimarea 3D, care a devenit larg răspândită în multe domenii viata umana, va fi, de asemenea, util în creșterea de noi organe. Bioprinterele 3D au fost deja folosite experimental din 2006, iar în viitor vor putea crea modele tridimensionale funcționale ale organelor biologice prin transferul culturilor celulare pe un substrat biocompatibil.

Concluzie generală

Bioingineria ca știință, al cărei scop este creșterea țesuturilor și a organelor pentru transplantul ulterioar, a apărut nu cu mult timp în urmă. Ritmul rapid cu care marșează pe calea progresului este caracterizat de realizări semnificative care vor salva milioane de vieți în viitor.

Oasele și organele interne crescute din celule stem vor elimina nevoia de organe donatoare, al căror număr este deja insuficient. Oamenii de știință au deja multe dezvoltări, ale căror rezultate nu sunt încă foarte productive, dar au un potențial enorm.

Înainte de a intra în povestea reală a organelor în creștere, aș dori să vă spun ce sunt celulele stem.

Ce sunt celulele stem?

Celule stem- progenitorii tuturor tipurilor de celule din organism fără excepție. Sunt capabili de auto-reînnoire și, cel mai important, în timpul procesului de diviziune formează celule specializate din diferite țesuturi. Celulele stem reînnoiesc și înlocuiesc celulele pierdute ca urmare a oricărei leziuni în toate organele și țesuturile. Sunt concepute pentru a reface corpul uman din momentul nașterii sale.

Odată cu vârsta, numărul de celule stem din organism scade catastrofal. La un nou-născut, 1 celulă stem se găsește la 10 mii, până la vârsta de 20-25 - 1 la 100 mii, la 30 - 1 la 300 mii. Până la vârsta de 50 de ani, în organism rămâne doar 1 celulă stem la 500 de mii. Epuizarea celulelor stem din cauza îmbătrânirii sau a unei boli severe privează organismul de capacitatea sa de a se repara. Din această cauză, funcțiile vitale ale anumitor organe devin mai puțin eficiente.

Ce organe și țesuturi au reușit oamenii de știință să crească folosind celule stem?

Dau doar cele mai cunoscute exemple de realizări științifice.

în 2004, oamenii de știință japonezi au fost primii din lume care au dezvoltat un capilar complet structural vase de sânge din celule stem

Oamenii de știință japonezi sunt primii din lume care au cultivat vase de sânge capilare complete structural din celule stem embrionare umane. Acest lucru a fost raportat pe 26 martie 2004 de ziarul japonez Yomiuri.

După cum notează publicația, un grup de cercetători de la Facultatea de Medicină a Universității din Kyoto, condus de profesorul Kazuwa Nakao, a folosit celule capilare generate din celule stem importate în 2002 din Australia. Până acum, cercetătorii au reușit doar să regenereze celulele nervoase și tesut muscular, ceea ce nu este suficient pentru a „produce” un organ solid. Informații de pe site-ul NewsRu.com

În 2005, oamenii de știință americani au crescut pentru prima dată celule ale creierului cu drepturi depline.

Oamenii de știință de la Universitatea din Florida (SUA) au fost primii din lume care au crescut celule cerebrale complet formate și grefate. Potrivit liderului proiectului Bjorn Scheffler, celulele au fost crescute prin „copiere” procesului de regenerare a celulelor creierului. Acum, oamenii de știință speră să crească celule pentru transplant, ceea ce ar putea ajuta la tratarea bolilor Alzheimer și Parkinson.Scheffler a remarcat că anterior oamenii de știință au putut să crească neuroni din celule stem, dar la Universitatea din Florida au reușit să obțină complet. -celulele cu nisip și studiază procesul de creștere a acestora de la început până la sfârșit. Informații de pe site-ul Gazeta.ru bazate pe materiale de la Independent.

În 2005, oamenii de știință au reușit să reproducă o celulă stem neuronală

Un grup italo-britanic de oameni de știință de la Universitățile din Edinburgh și Milano bazat pe celule stem embrionare nespecializate celule nervoase a învățat să creeze in vitro Tipuri variate celulele sistemului nervos.

Oamenii de știință au aplicat metode deja dezvoltate pentru manipularea celulelor stem embrionare la celulele stem neuronale mai specializate pe care le-au obținut. Rezultatele care au fost obținute în celulele de șoarece au fost replicate în celule stem umane. Într-un interviu acordat BBC, Stephen Pollard de la Universitatea din Edinburgh a explicat că dezvoltarea colegilor săi va ajuta la recrearea „in vitro” a bolii Parkinson sau a bolii Alzheimer. Acest lucru ne va permite să înțelegem mai bine mecanismul apariției și dezvoltării lor și, de asemenea, va oferi farmacologilor un teren de mini-testare pentru căutarea lor. mijloace adecvate tratament. Negocierile cu companiile farmaceutice sunt deja în curs.

În 2006, oamenii de știință elvețieni au cultivat valve ale inimii umane din celule stem.

În toamna anului 2006, dr. Simon Hoerstup și colegii săi de la Universitatea din Zurich au crescut pentru prima dată valvele cardiace umane folosind celule stem prelevate din lichidul amniotic.

Această realizare ar putea face posibilă creșterea valvelor cardiace în mod specific pentru un copil nenăscut, dacă el sau ea dezvoltă defecte cardiace în timp ce este încă în uter. Și la scurt timp după naștere, bebelușului i se poate transplanta noi valve.

În urma cultivării în laborator din celule umane Vezica urinarași vasele de sânge - acesta este următorul pas către crearea de organe „proprii” pentru un anumit pacient, ceea ce poate elimina nevoia de organe donatoare sau mecanisme artificiale.

În 2006, oamenii de știință britanici au crescut țesut hepatic din celule stem

În toamna anului 2006, oamenii de știință britanici de la Universitatea Newcastle au anunțat că au fost primii din lume care au crescut un ficat artificial în laborator din celule stem prelevate din sângele din cordonul ombilical. Tehnica folosită pentru a crea un mini-ficat de 2 cm va fi dezvoltată în continuare pentru a crea un ficat de dimensiuni normale și funcțional.

În 2006, un organ uman complex, vezica urinară, a fost cultivat pentru prima dată în Statele Unite.

Oamenii de știință americani au reușit să crească o vezică cu drepturi depline în condiții de laborator. Materialul folosit au fost celulele pacienților înșiși care aveau nevoie de transplant.

„Prin biopsie, poți lua o bucată de țesut, iar după două luni cantitatea acesteia s-a înmulțit de mai multe ori”, explică Anthony Atala, directorul Institutului de Medicină Regenerativă. „Am pus materialul inițial și substanțele speciale într-o formă specială, lăsați-l într-un incubator special de laborator și după câteva săptămâni obținem un organ gata făcut, care poate fi deja transplantat.” Primul transplant a fost efectuat la sfârșitul anilor 90. Șapte pacienți au suferit un transplant de vezică urinară. Rezultatele au îndeplinit așteptările oamenilor de știință, iar acum experții dezvoltă metode pentru crearea a încă 20 de organe - inclusiv inima, ficatul, vasele de sânge și pancreasul.

În 2007, celulele stem i-au ajutat pe oamenii de știință britanici să creeze o parte dintr-o inimă umană

În primăvara anului 2007, un grup de oameni de știință britanici, format din fizicieni, biologi, ingineri, farmacologi, citologi și clinicieni cu experiență, sub conducerea profesorului de chirurgie cardiacă Magdi Yacoub, a reușit pentru prima dată în istorie să recreeze unul dintre tipurile de țesut cardiac uman care utilizează celule stem din măduva osoasă. Acest țesut acționează ca valve cardiace. Dacă testele suplimentare au succes, tehnica dezvoltată poate fi utilizată pentru a crește o inimă cu drepturi depline din celule stem pentru transplant la pacienți.

În 2007, oamenii de știință japonezi au crescut corneea ochiului din celule stem.

În primăvara lui 2007, la un simpozion despre medicina reproduceriiÎn orașul Yokohama au fost publicate rezultatele unui experiment unic realizat de specialiști de la Universitatea din Tokyo. Cercetătorii au folosit celulă stem, luat de la marginea corneei. Astfel de celule sunt capabile să se dezvolte în diferite țesuturi, îndeplinind funcții de restaurare în organism. Celula izolată a fost plasată într-un mediu nutritiv. După o săptămână s-a dezvoltat într-un grup de celule, iar în a patra săptămână s-a transformat într-o cornee cu diametrul de 2 cm.La fel s-a obținut un strat protector subțire (conjunctiva) care acoperă exteriorul corneei. .

Oamenii de știință subliniază că, pentru prima dată, țesutul complet corpul uman crescut dintr-o singură celulă. Transplantul de organe obținute prin noua metodă elimină riscul transmiterii infecțiilor. Oamenii de știință japonezi intenționează să înceapă studii clinice imediat după ce ne-am asigurat că noua tehnologie este sigură.

În 2007, oamenii de știință japonezi au crescut un dinte din celule stem

Oamenii de știință japonezi au reușit să crească un dinte dintr-o singură celulă. A fost crescut în condiții de laborator și transplantat pe șoareci. Injectarea de material celular a fost făcută în schela de colagen. După cultivare, s-a dovedit că dintele a căpătat o formă matură, care consta din părți complete precum dentina, pulpa, vasele de sânge, țesutul parodontal și smalțul. Potrivit cercetătorilor, dintele era identic cu cel natural. După ce dintele a fost transplantat într-un șoarece de laborator, acesta a prins rădăcini și a funcționat complet normal. Această metodă va face posibilă creșterea unor organe întregi din una sau două celule, spun cercetătorii.

În 2008, oamenii de știință americani au reușit să crească o nouă inimă pe un cadru de la una veche.

Doris Taylor și colegii ei de la Universitatea din Minnesota au creat o inimă vie de șobolan folosind o tehnică neobișnuită. Oamenii de știință au luat inima adultășobolani și l-au plasat într-o soluție specială care a îndepărtat toate celulele țesutului muscular cardiac din inimă, lăsând alte țesuturi intact. Această schelă purificată a fost însămânțată cu celule musculare cardiace luate de la un șobolan nou-născut și plasate într-un mediu care simula condițiile din organism.

După doar patru zile, celulele s-au înmulțit suficient pentru ca țesutul nou să înceapă să se contracte, iar după opt zile inima reconstruită a putut pompa sânge, deși la o capacitate de numai 2% (pe baza unei inimi adulte sănătoase). Astfel, oamenii de știință au obținut un organ de lucru din celulele celui de-al doilea animal. În viitor, inimile luate pentru transplant ar putea fi tratate în acest mod pentru a preveni respingerea organelor. „Puteți face orice organ în acest fel: un rinichi, un ficat, un plămân, un pancreas”, spune Taylor. Cadrul donor, care determină forma și structura organului, va fi umplut cu celule specializate native pacientului, realizate din celule stem.

Este interesant că, în cazul inimii, puteți încerca să luați ca bază inima unui porc, care este anatomic apropiată de cea a unui om. Prin îndepărtarea numai a țesutului muscular, alte țesuturi ale unui astfel de organ pot fi completate cu cele de cultură. celule umane mușchiul inimii, după ce a primit un organ hibrid, care, teoretic, ar trebui să prindă bine rădăcini. Și noile celule vor fi imediat bine aprovizionate cu oxigen - datorită vechilor vase și capilare rămase din inima donatorului.

Am adus cel mai mult Fapte interesante, dacă sunteți interesat de această informație, atunci puteți aprofunda în ea mai detaliat, informația a fost preluată de pe site

Îmbunătățirea sănătății umane, salvarea vieții, creșterea duratei acesteia - aceste probleme au fost, sunt și vor fi cele mai presante pentru umanitate. De aceea subiectul creșterii organe artificiale în Rusia în 2018 ocupă mintea oamenilor de știință ruși, este pe agenda Ministerului Sănătății și este discutată pe larg în mass-media.

Dă mare speranță că ramura medicinei științifice — tehnologiile de bioinginerie — va avea în sfârșit o bază legislativă cu drepturi depline. Acest lucru va permite dezvoltarea, preclinice și cercetări clinice, folosesc practic produse celulare, ghidate și bazate pe cadrul de reglementare.

Legea produselor celulare biomedicale

Principalul lucru pentru oamenii de știință și medici este că în Rusia, în ianuarie 2017, a intrat în vigoare legea „Cu privire la produsele celulare biomedicale”.

A fost dezvoltat ca parte a implementării strategiei de dezvoltare a științei în Federația Rusă până în 2025 și are ca scop reglementarea relațiilor în legătură cu dezvoltarea, cercetarea, înregistrarea, producția și controlul calității, aplicarea în practică medicală produse celulare biologice medicale (BMCP).

Această lege va oferi, de asemenea, o bază legislativă pentru crearea unei noi industrii în sectorul sănătății, care, prin producerea și utilizarea unui produs celular, va rezolva problemele de refacere a funcțiilor și structurilor țesuturilor corpului uman deteriorate de boli, leziuni și tulburări în timpul dezvoltării intrauterine.

Scopul principal al legii federale este de a consolida o reglementare separată a activităților legate de circulația BMCP, care până de curând era fragmentată, incompletă și în mare măsură ilegală.

Acum, organizațiile și întreprinderile care se ocupau ilegal de produse biologice sunt paralizate. De aceea s-a rezistat adoptarii legii si s-au creat multe obstacole. Consecințe negative Adoptarea legii va fi resimțită doar de cei care au desfășurat activități în domeniul utilizării ilegale a materialului celular, adică au încălcat legea.

Pentru industrie în ansamblu, legea oferă modalități civilizate de dezvoltare, oportunități extinse, iar pentru pacienți garantează un produs de înaltă calitate, sigur.

O nouă eră în medicină

Împreună cu căutarea și dezvoltarea metode eficiente tratamentul și restaurarea corpului uman, medicina rusă conduce munca activă privind crearea de organe artificiale. Acest subiect a început să fie studiat în urmă cu mai bine de cincizeci de ani, de pe vremea când metoda de transplant de organe donatoare a trecut de la teorie la practică.

Donarea a salvat multe vieți, dar această metodă are un număr semnificativ de probleme - deficit de organe donatoare, incompatibilitate, respingere de către sistemul imunitar. Prin urmare, ideea creșterii organelor artificiale a fost preluată cu entuziasm de oamenii de știință din întreaga lume.

Tehnica de înlocuire a țesutului deteriorat cu un produs celular artificial introdus din exterior, sau prin activarea propriilor celule, se bazează pe viabilitatea BMCT și pe capacitatea de a locui constant în corpul pacientului. Acest lucru oferă oportunități mari pentru tratamentul eficient al bolilor și salvarea multor vieți.

Astăzi, utilizarea tehnologiilor de bioinginerie în medicină a obținut rezultate semnificative. Au fost deja testate metode de creștere a unor organe direct în corpul uman și în afara corpului. Este posibil să crească un organ din celulele persoanei căreia îi va fi ulterior implantat.

Utilizarea țesăturilor simple create artificial are deja loc în practica clinica. Potrivit lui Yuri Sukhanov, directorul executiv al Asociației Experților în Tehnologii Cellulare Biomedicale și Medicină Regenerativă, oamenii de știință ruși au pregătit o serie de produse importante și necesare pentru testare.

„Aceste vaccinuri anti-cancer se bazează pe celule umane vii, medicamente pentru tratarea diabetului zaharat folosind celule producătoare de insulină care vor fi implantate pacientului. Desigur, pielea - arsuri, răni, picior diabetic. Crește din celulele cartilajului, pielii, corneei, uretrei. Și, desigur, vaccinurile celulare sunt cel mai interesant și mai eficient lucru care există acum”, a menționat Yuri Sukhanov.

Oamenii de știință ruși au creat un ficat artificial și au efectuat teste preclinice ale produsului pe animale, care au arătat foarte rezultate bune. Un element al organului crescut a fost implantat în țesutul hepatic deteriorat al animalelor.

Ca urmare, celulele hepatice artificiale au promovat regenerarea țesuturilor, iar după un timp organul deteriorat a fost complet restaurat. Cu toate acestea, acest lucru nu s-a întâmplat influență negativă asupra duratei de viață a animalului de experiment.

Medicina regenerativă este viitorul nostru, care este pus astăzi. Posibilitățile ei sunt colosale. În plus, Medicină tradițională a atins un anumit nivel, iar acum nu poate oferi metode eficiente de tratare a multor boli periculoase care pun milioane de vieți.

Știința medicală are nevoie de o revoluție, de o descoperire puternică, care va fi sosirea tehnologiilor celulare. Pentru a învinge bolile incurabile, pentru a reduce durata și costul tratamentului, pentru a face accesibil pentru înlocuirea unui organ pierdut sau neviabil și astfel salvarea și prelungirea vieții - toate acestea ne sunt oferite de o nouă industrie promițătoare stiinta medicala— ingineria țesuturilor.

Legea „Cu privire la produsele celulare biomedicale”, adoptată în 2017, a început să funcționeze pe deplin. Și acum oamenii de știință au mult mai multe oportunități pentru noi cercetări și descoperiri în domeniul tehnologiei celulare și al creșterii organelor artificiale în Rusia.