Τεχνητά αναπτυγμένα όργανα. Πώς καλλιεργούνται τα τεχνητά όργανα; τράπεζα βλαστοκυττάρων

Ήδη σήμερα, οι τεχνολογίες για την ανάπτυξη νέων οργάνων χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική και επιτρέπουν τον έλεγχο νέων μεθόδων για τη μελέτη του ανοσοποιητικού συστήματος και διαφόρων ασθενειών, καθώς και τη μείωση της ανάγκης για μεταμοσχεύσεις. Οι ασθενείς που έχουν υποβληθεί σε μεταμόσχευση οργάνων χρειάζονται σε μεγάλους αριθμούςτοξικά φάρμακα για την καταστολή του ανοσοποιητικού σας συστήματος. Διαφορετικά, το σώμα τους μπορεί να απορρίψει το μεταμοσχευμένο όργανο. Ωστόσο, χάρη στην ανάπτυξη της μηχανικής ιστών, οι μεταμοσχεύσεις οργάνων μπορεί να γίνουν παρελθόν. Χρησιμοποιώντας τα κύτταρα των ίδιων των ασθενών ως υλικό για την ανάπτυξη νέων τύπων ιστών στο εργαστήριο, οι επιστήμονες ανακαλύπτουν νέες τεχνολογίες για τη δημιουργία ανθρώπινων οργάνων.

Η ανάπτυξη οργάνων είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία βιομηχανικής, σκοπός της οποίας είναι να δημιουργήσει διάφορα πλήρως βιώσιμα βιολογικά όργανα για τον άνθρωπο. Μέχρι στιγμής, η τεχνολογία δεν έχει εφαρμοστεί σε ανθρώπους.

Η δημιουργία οργάνων έγινε δυνατή πριν από μόλις 10 χρόνια χάρη στην ανάπτυξη τεχνολογιών βιομηχανικής. Τα βλαστοκύτταρα που λαμβάνονται από τον ασθενή χρησιμοποιούνται για καλλιέργεια. Η πρόσφατα αναπτυγμένη τεχνολογία IPC (Induced Pluripotent Cell) επιτρέπει τον επαναπρογραμματισμό των βλαστοκυττάρων ενηλίκων, έτσι ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί οποιοδήποτε όργανο από αυτά.

Τα αναπτυσσόμενα ανθρώπινα όργανα ή ιστοί μπορεί να είναι τόσο εσωτερικά όσο και εξωτερικά (σε δοκιμαστικούς σωλήνες).

Ο πιο διάσημος επιστήμονας στον τομέα αυτό είναι ο Anthony Atala, αναγνωρισμένος Ιατρός της Χρονιάς 2011, επικεφαλής του εργαστηρίου στο Wake City Institute of Regenerative Medicine (ΗΠΑ). Υπό την ηγεσία του δημιουργήθηκε το πρώτο τεχνητό όργανο πριν από 12 χρόνια - Κύστη. Πρώτα, ο Atala και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια τεχνητή μήτρα από βιοσυμβατά υλικά. Στη συνέχεια ελήφθησαν υγιή βλαστοκύτταρα της ουροδόχου κύστης από τον ασθενή και μεταφέρθηκαν στο πλαίσιο: άλλα από μέσα, άλλα από έξω. Μετά από 6-8 εβδομάδες, το όργανο ήταν έτοιμο για μεταμόσχευση.

«Με έμαθαν ότι τα νευρικά κύτταρα δεν αναγεννώνται», θυμάται αργότερα ο Atala. - Πόσο έκπληκτοι μείναμε όταν παρατηρήσαμε πώς η κύστη που μεταμοσχεύσαμε ήταν καλυμμένη με ένα δίκτυο νευρικών κυττάρων! Αυτό σήμαινε ότι, όπως θα έπρεπε, θα επικοινωνούσε με τον εγκέφαλο και θα λειτουργούσε όπως σε όλους τους υγιείς ανθρώπους. Είναι εκπληκτικό πόσες αλήθειες που φαίνονταν ακλόνητες πριν από 20 χρόνια έχουν διαψευσθεί και τώρα οι πύλες για το μέλλον είναι ανοιχτές για εμάς».

Για τη δημιουργία μιας μήτρας, χρησιμοποιούνται δότης ή τεχνητοί ιστοί, ακόμη και νανοσωλήνες άνθρακα και κλώνοι DNA. Για παράδειγμα, το δέρμα που αναπτύσσεται σε ένα πλαίσιο από νανοσωλήνες άνθρακα είναι δέκα φορές πιο ισχυρό από το ατσάλι - άτρωτο, όπως ο Σούπερμαν. Μόνο που δεν είναι ξεκάθαρο πώς να συνεργαστείς με ένα τέτοιο άτομο στη συνέχεια, για παράδειγμα, με έναν χειρουργό. Το δέρμα στο πλαίσιο από μετάξι αράχνης (επίσης ισχυρότερο από το ατσάλι) έχει ήδη αναπτυχθεί. Είναι αλήθεια ότι το άτομο δεν έχει ακόμη μεταμοσχευθεί.

Και ίσως το πιο πολύ προχωρημένη τεχνολογία- εκτύπωση οργάνων. Εφευρέθηκε από την ίδια Atala. Η μέθοδος είναι κατάλληλη για συμπαγή όργανα και είναι ιδιαίτερα καλή για σωληνοειδή. Για τα πρώτα πειράματα χρησιμοποιήθηκε ένας συμβατικός εκτυπωτής inkjet. Αργότερα, βέβαια, επινόησαν ένα ειδικό.

Η αρχή είναι απλή, όπως όλα τα έξυπνα. Αντί για μελάνι διαφορετικών χρωμάτων, τα φυσίγγια γεμίζουν με εναιωρήματα διαφορετικών τύπων βλαστοκυττάρων. Ο υπολογιστής υπολογίζει τη δομή του οργάνου και ορίζει τη λειτουργία εκτύπωσης. Είναι, φυσικά, πιο περίπλοκη από τη συνηθισμένη εκτύπωση σε χαρτί, έχει πολλά, πολλά στρώματα. Λόγω αυτών δημιουργείται όγκος. Τότε όλα αυτά θα πρέπει να αναπτυχθούν μαζί. Έχει ήδη καταστεί δυνατή η «εκτύπωση» αιμοφόρων αγγείων, συμπεριλαμβανομένων σύνθετων διακλαδιζόμενων.

Δέρμα και χόνδρος. Αναπτύσσονται πιο εύκολα: ήταν αρκετό να μάθουμε πώς να πολλαπλασιάζουμε τα κύτταρα του δέρματος και του χόνδρου έξω από το σώμα. Ο χόνδρος μεταμοσχεύεται για περίπου 16 χρόνια, αυτή είναι μια αρκετά συνηθισμένη επέμβαση.

Αιμοφόρα αγγεία. Η καλλιέργεια τους είναι κάπως πιο δύσκολη από την καλλιέργεια δέρματος. Άλλωστε, είναι ένα σωληνοειδές όργανο, το οποίο αποτελείται από δύο τύπους κυττάρων: κάποια γραμμή εσωτερική επιφάνεια, ενώ άλλα σχηματίζουν τα εξωτερικά τοιχώματα. Οι Ιάπωνες ήταν οι πρώτοι που ανέπτυξαν πλοία υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Kazuwa Nakao από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Κιότο το 2004. Λίγο αργότερα, το 2006, η διευθύντρια του Ινστιτούτου Βλαστοκυττάρων του Πανεπιστημίου της Μινεσότα στη Μινεάπολη (ΗΠΑ), Catherine Werfeil, παρουσίασε αναπτυγμένα μυϊκά κύτταρα.

Καρδιά. Δεκαέξι παιδιά στη Γερμανία έχουν ήδη μεταμοσχευθεί με βαλβίδες καρδιάς που έχουν αναπτυχθεί σε ένα πλαίσιο από την καρδιά ενός χοίρου. Δύο παιδιά ζουν με τέτοιες βαλβίδες εδώ και 8 χρόνια και οι βαλβίδες μεγαλώνουν με την καρδιά! Μια ομάδα επιστημόνων από το Χονγκ Κονγκ υπόσχεται να ξεκινήσει τη μεταμόσχευση «μπαλωμάτων» για μια καρδιά μετά από καρδιακή προσβολή σε 5 χρόνια και μια αγγλική ομάδα βιομηχανικών σχεδιάζει να μεταμοσχεύσει μια εντελώς νέα καρδιά σε 10 χρόνια.

Νεφρά, συκώτι, πάγκρεας. Όπως η καρδιά, έτσι και αυτά είναι τα λεγόμενα συμπαγή όργανα. Έχουν την υψηλότερη κυτταρική πυκνότητα, επομένως είναι τα πιο δύσκολα στην ανάπτυξη. Το κύριο ερώτημα έχει ήδη επιλυθεί: πώς να κάνουμε τα αναπτυσσόμενα κύτταρα να σχηματίσουν το σχήμα ενός ήπατος ή ενός νεφρού; Για αυτό, λαμβάνεται μια μήτρα με τη μορφή οργάνου, τοποθετείται σε βιοαντιδραστήρα και γεμίζεται με κύτταρα.

Κύστη. Το πρώτο «όργανο δοκιμαστικού σωλήνα». Σήμερα, επεμβάσεις για την ανάπτυξη και τη μεταμόσχευση της δικής τους «νέας» κύστης έχουν ήδη γίνει σε αρκετές δεκάδες Αμερικανούς.

Ανω ΓΝΑΘΟΣ. Ειδικοί από το Ινστιτούτο Αναγεννητικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Τάμπερε (Φινλανδία) κατάφεραν να μεγαλώσουν την άνω γνάθο ενός ατόμου ... στην ίδια του την κοιλιακή κοιλότητα. Μετέφεραν τα βλαστοκύτταρα σε μια τεχνητή μήτρα φωσφορικού ασβεστίου και τα έραψαν στην κοιλιά του άνδρα. Μετά από 9 μήνες, αφαιρέθηκε η γνάθος και τοποθετήθηκε στη θέση της ιθαγενούς, αφαιρέθηκε λόγω του όγκου.

Ο αμφιβληστροειδής του ματιού, ο νευρικός ιστός του εγκεφάλου. Έχει σημειωθεί σοβαρή πρόοδος, αλλά είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε για σημαντικά αποτελέσματα.

Τεχνητά ανθρώπινα όργανα θα αναπτυχθούν σύντομα στον Στρατό ιατρική ακαδημίαπήρε το όνομά της από την Κλινική Κίροφ στην Αγία Πετρούπολη. Την απόφαση για την ανέγερση της κλινικής έλαβε ο υπουργός Άμυνας. Πολυθεματικό Κέντροσχεδιάζουν να εξοπλιστούν με τον πιο σύγχρονο εξοπλισμό που θα επιτρέψει τα περισσότερα λεπτομερώςμελέτη βλαστικών κυττάρων. Ήδη έχει διαμορφωθεί το επιστημονικό και τεχνικό τμήμα που θα ασχολείται με τις κυψελωτές τεχνολογίες.

«Η κύρια κατεύθυνση των εργασιών του τμήματος θα είναι η δημιουργία μιας βιολογικής τράπεζας και η δημιουργία ευκαιριών για την ανάπτυξη τεχνητών οργάνων», λέει ο Yevgeny Ivchenko, επικεφαλής του τμήματος οργάνωσης επιστημονικής εργασίας και εκπαίδευσης επιστημονικού και παιδαγωγικού προσωπικού της ακαδημίας. «Ρώσοι επιστήμονες εργάζονται σε τεχνητά όργανα εδώ και πολύ καιρό».

Πριν από δύο χρόνια, ο επικεφαλής του τμήματος του Ομοσπονδιακού Επιστημονικού Κέντρου Μεταμοσχεύσεων και Τεχνητών Οργάνων που φέρει το όνομα του Ακαδημαϊκού V.I. Η Shumakova Murat Shagidulin ανακοίνωσε τη δημιουργία ενός τεχνητού αναλόγου του ήπατος κατάλληλου για μεταμόσχευση. Οι επιστήμονες κατάφεραν να αποκτήσουν ένα τεχνητό ήπαρ και να το δοκιμάσουν σε προκλινικές συνθήκες. Το όργανο αναπτύχθηκε με βάση ένα πλαίσιο χωρίς κύτταρα του ήπατος, από το οποίο αφαιρέθηκαν εκ των προτέρων όλοι οι ιστοί χρησιμοποιώντας μια ειδική τεχνολογία. Παρέμειναν μόνο οι πρωτεϊνικές δομές των αιμοφόρων αγγείων και άλλα συστατικά του οργάνου. Το ικρίωμα σπάρθηκε με αυτόλογα κύτταρα μυελός των οστώνκαι συκώτι. Πειράματα σε ζώα έδειξαν: εάν το αναπτυσσόμενο στοιχείο εμφυτεύεται στο ήπαρ ή το μεσεντέριο το λεπτό έντερο, προώθησε την αναγέννηση των ιστών και έδωσε πλήρης ανάρρωσηλειτουργίες του κατεστραμμένου οργάνου. Τα ζώα ήταν μοντέλα οξείας και χρόνιας ηπατική ανεπάρκεια. Και το αυξημένο στοιχείο κατέστησε δυνατό τον διπλασιασμό του ποσοστού επιβίωσης. Ένα χρόνο μετά την εμφύτευση, όλα τα ζώα ήταν ακόμα ζωντανά. Εν τω μεταξύ, περίπου το 50% των ατόμων στην ομάδα ελέγχου πέθανε. Επτά ημέρες μετά την εμφύτευση στην κύρια ομάδα, οι βιοχημικές παράμετροι της ηπατικής λειτουργίας ήταν ήδη στο φυσιολογικό επίπεδο. Μετά από 90 ημέρες μετά τη μεταμόσχευση στο μεσεντέριο του λεπτού εντέρου, οι επιστήμονες βρήκαν βιώσιμα ηπατοκύτταρα και νέα αγγεία εκεί, τα οποία είχαν αναπτυχθεί μέσα από το πλαίσιο του στοιχείου.

«Έρευνα στον τομέα της δημιουργίας τόσο πολύπλοκων βιομηχανικών οργάνων όπως το συκώτι, τα νεφρά, οι πνεύμονες και η καρδιά, τα τελευταία χρόνιαδιεξάγονται σε κορυφαία επιστημονικά εργαστήρια στις ΗΠΑ και την Ιαπωνία, αλλά δεν έχουν προχωρήσει ακόμη πέρα ​​από το στάδιο της μελέτης ενός ζωικού μοντέλου, - σχολιάζει ο Murat Shagidulin, επικεφαλής του Τμήματος Πειραματικών Μεταμοσχεύσεων και Τεχνητών Οργάνων του Κέντρου. «Τα πειράματά μας σε ζώα πήγαν καλά. Τρεις μήνες μετά τη μεταμόσχευση βρέθηκαν σε σώματα ζώων υγιή κύτταρασυκώτι και νέα αιμοφόρα αγγεία. Αυτό μίλησε για τη συνεχιζόμενη διαδικασία αναγέννησης του μεταμοσχευμένου ήπατος και το γεγονός ότι ρίζωσε».

Ιάπωνες επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Γιοκοχάμα κατάφεραν να μεγαλώσουν ένα συκώτι σε μέγεθος μερικών χιλιοστών. Κατάφεραν να το κάνουν αυτό χάρη στα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs). Το αναπτυγμένο συκώτι λειτουργεί σαν ένα πλήρες όργανο. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, καθηγητή Hideki Taniguchi, το μίνι συκώτι αντιμετωπίζει την επεξεργασία επιβλαβών ουσιών τόσο αποτελεσματικά όσο ένα πραγματικό ανθρώπινο όργανο. Οι επιστήμονες ελπίζουν να ξεκινήσουν κλινικές δοκιμές τεχνητό ήπαρτο 2019. Νέα όργανα που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο θα μεταμοσχευθούν σε ασθενείς με σοβαρή ηπατική νόσο για τη διατήρηση της φυσιολογικής ηπατικής λειτουργίας.

Λίγο νωρίτερα, Ιάπωνες επιστήμονες στο εργαστήριο προσέγγισαν σχεδόν την τελευταία ανακάλυψη - τη δημιουργία πλήρως λειτουργικών νεφρών που μπορούν να αντικαταστήσουν τους πραγματικούς. Πριν από αυτό, δημιουργήθηκαν πρωτότυπα τεχνητού νεφρού. Δεν μπορούσαν όμως να ουρήσουν κανονικά (πρήζονταν από την πίεση). Ωστόσο, οι Ιάπωνες διόρθωσαν την κατάσταση. Οι ειδικοί έχουν ήδη μεταμοσχεύσει με επιτυχία τεχνητούς νεφρούς σε χοίρους και αρουραίους.
Ο Δρ Takashi Yooko και οι συνεργάτες του στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Jinkei χρησιμοποίησαν βλαστοκύτταρα όχι μόνο για να αναπτύξουν νεφρικό ιστό, αλλά και για να αναπτύξουν έναν σωλήνα παροχέτευσης και μια κύστη. Με τη σειρά τους, οι αρουραίοι, και στη συνέχεια οι χοίροι, ήταν εκκολαπτήρια στα οποία ήδη αναπτυσσόταν και μεγάλωνε ο εμβρυϊκός ιστός. Όταν ένα νέο νεφρό συνδέθηκε με το υπάρχον στο σώμα των ζώων Κύστη, το σύστημα λειτούργησε ως σύνολο. Τα ούρα πήγαν από το μεταμοσχευμένο νεφρό στη μεταμοσχευμένη κύστη και μόνο τότε εισήλθαν στην κύστη του ζώου. Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι το σύστημα λειτούργησε οκτώ εβδομάδες μετά τη μεταμόσχευση.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, στο μέλλον, μπορεί να είναι δυνατή η δημιουργία ολοκληρωμένων εμφυτευμάτων φωνητικών χορδών για ανθρώπους. Οι ερευνητές συνέλεξαν θραύσματα ιστού από τέσσερα άτομα που έπασχαν από προβλήματα με τις φωνητικές χορδές. Σε αυτούς τους ασθενείς αφαιρέθηκαν οι σύνδεσμοι. Ελήφθη επίσης ιστός από έναν νεκρό δότη. Οι ειδικοί απομόνωσαν, καθάρισαν και ανάπτυξαν κύτταρα του βλεννογόνου σε μια ειδική τρισδιάστατη δομή που μιμείται το περιβάλλον του ανθρώπινου σώματος. Σε περίπου δύο εβδομάδες, τα κύτταρα συγχωνεύτηκαν και σχημάτισαν έναν ιστό που έμοιαζε με την ελαστικότητα και την κολλητικότητα των πραγματικών φωνητικών χορδών. Στη συνέχεια, οι ειδικοί προσάρτησαν τις φωνητικές χορδές που προέκυψαν σε μια τεχνητή τραχεία και πέρασαν υγροποιημένο αέρα μέσα από αυτές. Όταν ο αέρας έφτασε στους συνδέσμους, οι ιστοί δονήθηκαν και παρήγαγαν ήχο, σαν να ήταν υπό φυσιολογικές συνθήκες στο σώμα. Στο εγγύς μέλλον, οι γιατροί περιμένουν να εδραιώσουν τα αποτελέσματα που προέκυψαν σε άτομα που το χρειάζονται.

Μίλησε με καθηγητής Πάολο Ματσιαρίνι, ο οποίος μεταμοσχεύει με επιτυχία ανθρώπινα όργανα που έχουν αναπτυχθεί από βλαστοκύτταρα ασθενούς στο εργαστήριο εδώ και 6 χρόνια.

Τι προέβλεψαν συγγραφείς και προφήτες επιστημονικής φαντασίας

Τα τελευταία 5 χρόνια, ερευνητικά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν ενεργά νέα ανθρώπινα όργανα από βλαστοκύτταρα ασθενών. Τα μέσα ενημέρωσης είναι γεμάτα από αναφορές για αυτιά, χόνδρους, αιμοφόρα αγγεία, δέρμα, ακόμη και γεννητικά όργανα που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο. Φαίνεται ότι πολύ σύντομα η παραγωγή ανθρώπινων «ανταλλακτικών» θα αποκτήσει βιομηχανική κλίμακα και θα έρθει η «μετα-ανθρώπινη εποχή» που προβλέπουν οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Μια εποχή που θα βάλει τους πάντες μπροστά σε ένα δίλημμα: να παρατείνουν τη ζωή τους ή να πεθάνουν και να μείνουν αθάνατοι στα γονίδια των απογόνων τους.

Οι μελλοντολόγοι προέβλεψαν τη δημιουργία ενός «υπερανθρώπου» πριν από την έλευση του «μεταθάνθρωπου». Εντελώς ανεπαίσθητα, εκατομμύρια γήινοι έχουν ήδη γίνει «υπεράνθρωποι»: πρόκειται για «παιδιά δοκιμαστικού σωλήνα», άτομα με οδοντικά εμφυτεύματα και όργανα δωρητές. Όταν όλα αυτά μπήκαν στη ζωή μας, το τελευταίο προπύργιο που έπρεπε να κατακτήσουν μια μέρα οι επιστήμονες ήταν, ίσως, η καλλιέργεια ανθρώπινων «ανταλλακτικών» στο εργαστήριο.

Η ανθρωπότητα πάντα το ονειρευόταν αυτό. Κλασική επιστημονικής φαντασίας Άρθουρ Κλαρκδεν είχε καμία αμφιβολία ότι οι επιστήμονες θα κυριαρχούσαν στην αναγέννηση στον 21ο αιώνα, και ο συνάδελφός του Robert Heinleinέγραψε ότι " το σώμα θα επισκευαστεί - όχι για να επουλώσει πληγές με ουλές, αλλά για να αναπαράγει χαμένα όργανα". Βούλγαρος μάντης Βάνγκαπροέβλεψε τη δυνατότητα δημιουργίας οργάνων το 2046, αποκαλώντας αυτό το επίτευγμα την καλύτερη μέθοδο θεραπείας. Ο διάσημος Γάλλος προφήτης Νοστράδαμοςπροέβλεψαν μέχρι το 2015 επαναστατικές αλλαγές στην επιστήμη, με αποτέλεσμα να πραγματοποιήσουν επεμβάσεις με αυξημένα όργανα.

Αν δεν εμπιστεύεστε τους προφήτες, τότε εδώ είναι η πρόβλεψη από τους πολιτικούς. Το 2010, η βρετανική The Daily Telegraph δημοσίευσε μια έκθεση της κυβέρνησης του Ηνωμένου Βασιλείου σχετικά με τα επαγγέλματα που θα γίνουν τα πιο περιζήτητα την επόμενη δεκαετία και για τα οποία θα πρέπει να προετοιμαστούν οι μελλοντικοί συμμετέχοντες στην αγορά εργασίας. Στην κορυφή της λίστας βρέθηκαν οι «κατασκευαστές τεχνητά αναπτυγμένων οργάνων» και στη δεύτερη θέση οι «νανοϊατρικοί» που θα ασχοληθούν με επιστημονικές εξελίξειςσε αυτόν τον τομέα. Στο ίδιο άρθρο Βρετανός Υπουργός Επιστήμης και Καινοτομίας Paul Draysonδήλωσε ότι αυτά τα επαγγέλματα δεν ανήκουν πλέον στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας.

Ο Πάολο Ματσιαρίνι στο εργαστήριο.

Αυτό που έγινε πραγματικότητα

Μιλάμε στο μοντέρνο εστιατόριο Lavo της Νέας Υόρκης. Το κοινό που μας περιβάλλει δεν υποψιάζεται καν ότι ο συνομιλητής μου είναι μια ιστορική φυσιογνωμία της οποίας τα επιστημονικά επιτεύγματα διέκρινε τον μακρινό 16ο αιώνα ο βασιλικός αστρολόγος Michel de Nostradamus. Το όνομά του είναι Paolo Macchiarini. Ήταν ο πρώτος στον κόσμο που ανέπτυξε ένα ανθρώπινο όργανο από βλαστοκύτταρα ασθενούς σε εργαστήριο και στη συνέχεια το εμφύτευσε με επιτυχία.

Ο καθηγητής Macchiarini γεννήθηκε στην Ελβετία το 1958 και σπούδασε στην Ιταλία, τις ΗΠΑ και τη Γαλλία. Μιλάει πέντε γλώσσες. Ένας από τους πρωτοπόρους της αναγεννητικής ιατρικής στον κόσμο. Ειδικός στη μηχανική ιστών και τα βλαστοκύτταρα, είναι ταυτόχρονα βιολογικός επιστήμονας και ενεργός χειρουργός μεταμοσχεύσεων. Είναι επικεφαλής του Κέντρου Αναγεννητικής Χειρουργικής στο Σουηδικό Ινστιτούτο Karolinska (η επιτροπή αυτού του ινστιτούτου καθορίζει τους νικητές του βραβείου Νόμπελ στη Φυσιολογία ή την Ιατρική).

Ο Paolo Macchiarini είναι κάτοχος τιμητικών επιστημονικών βραβείων, συγγραφέας εκατοντάδων δημοσιεύσεων σε κορυφαία επιστημονικά περιοδικά του κόσμου, κάτοχος του Τάγματος της Ιταλικής Δημοκρατίας "For merites in the field of Science", καινοτόμος και πρωτοπόρος στον τομέα ανάπτυξης και εμφύτευσης τραχείας που δημιουργήθηκε από βλαστοκύτταρα του ασθενούς. Αυτή η λίστα με ρεγάλια ζωγραφίζει ένα πορτρέτο ενός απρόσιτου και σημαντικού επιστήμονα παγκόσμιας κλάσης. Η προσωπική επικοινωνία αλλάζει αυτή την άποψη. Χαρισματικός και απίστευτα γοητευτικός, η ψυχή της παρέας, όμορφος και κομψός, ανοιχτός και ευγενικός. Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι περισσότεροι από τους πάλαι ποτέ απελπισμένους ασθενείς τους οποίους χειρουργήθηκε δεν το έκαναν ειδικές προσπάθειεςτο βρήκε μέσω της Google πληκτρολογώντας "αναγεννητική ιατρική" ή "βλαστικά κύτταρα" σε μια μηχανή αναζήτησης. Ο Macchiarini δεν έχει βοηθούς και βοηθούς - απαντά προσωπικά σε επιστολές και διαπραγματεύεται.

Το 2008 όλα τα ΜΜΕ του κόσμου διέδωσαν συγκλονιστικές ειδήσεις. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον καθηγητή Macchiarini πραγματοποίησε την πρώτη επέμβαση μεταμόσχευσης σε ασθενή με τραχεία που αναπτύχθηκε από τα κύτταρά της σε ένα ικρίωμα σε βιοαντιδραστήρα.

Τραχεία - ζωτικής σημασίας σημαντικό όργανο. Αυτός, με απλά λόγια, ένας σωλήνας μήκους 10-13 cm συνδέει τη μύτη και τους πνεύμονες, και επομένως εξασφαλίζει την αναπνοή και την παροχή οξυγόνου στο σώμα. Προηγουμένως, η μεταμόσχευση τραχείας (για παράδειγμα, δότης) δεν ήταν δυνατή. Έτσι, χάρη στον Macchiarini, για πρώτη φορά, ασθενείς με τραύματα, όγκους και άλλες διαταραχές της τραχείας είχαν την ευκαιρία να αναρρώσουν.

Μέχρι σήμερα, ο καθηγητής έχει περίπου 20 επεμβάσειςμεταμόσχευση «αναπτυγμένης» τραχείας.

Macchiarini στις ΗΠΑ και τη Ρωσία Focus

Ο καθηγητής Macchiarini με πλαίσιο τραχείας.

Τα επιτεύγματα του Ευρωπαίου επιστήμονα δεν πέρασαν απαρατήρητα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το καλοκαίρι του 2014, η αμερικανική τηλεοπτική εταιρεία NBC γύρισε ένα ντοκιμαντέρ διάρκειας 2 ωρών για τον Macchiarini "A Leap of Faith" ("Leap of Faith"), το οποίο δείχνει λεπτομερώς όλα τα στάδια της "ανάπτυξης" ενός ανθρώπινου οργάνου, με συνεντεύξεις και ιστορίες όλων των ασθενών. Οι δημιουργοί της εικόνας κατάφεραν να μεταφέρουν στο κοινό το ξέφρενο πρόγραμμα του καθηγητή, ο οποίος κοιμάται σε αεροπλάνα, περνά τη νύχτα κοντά στο «μεγαλωμένο» όργανο την παραμονή της μεταμόσχευσης, δίνει master classes και κάνει τις πιο περίπλοκες επεμβάσεις σε όλο τον κόσμο , και επίσης κάνει φίλους με τις οικογένειες των ασθενών που, δυστυχώς, η επέμβαση του είναι παράταση της ζωής του, αλλά δεν μπορούσε να απαλλαγεί από την αρχική μη αναστρέψιμη ασθένεια.

Η ταινία αγγίζει αντικειμενικά και την άλλη πλευρά της επιτυχίας του καθηγητή, ο οποίος επέζησε από ένα κύμα διεθνούς κριτικής για πειραματικές επεμβάσεις σε ανθρώπους. Τα ζητήματα της βιοηθικής τέθηκαν επανειλημμένα στην κοινωνία. Σε μια συνέντευξη με τους συγγραφείς της ταινίας, ο επιστήμονας παραδέχτηκε ότι μια τέτοια πίεση τον οδήγησε περισσότερες από μία φορές στην ιδέα να εγκαταλείψει τα πάντα, αλλά επιτυχημένες λειτουργίεςαποκαταστάθηκε η πίστη. Επιπλέον, σχεδόν 25 χρόνια έρευνας χώρισαν την ιδέα από την πρώτη εμφύτευση, κατά την οποία ανέπτυξε το μότο του: «Μην τα παρατάς ποτέ».

Ακολούθησε στενά η «καλλιέργεια οργάνων» και η Ρωσία. Για να μην χαθεί ένας επιστήμονας αυτού του διαμετρήματος, η ρωσική κυβέρνηση παρείχε μια άνευ προηγουμένου επιχορήγηση το 2011 στο ποσό των 150 εκατομμύρια ρούβλια. Ο Macchiarini προσφέρθηκε να χρησιμοποιήσει αυτά τα χρήματα με βάση το Ιατρικό Πανεπιστήμιο Kuban στο Κρασνοντάρ.

16 Ρώσοι ειδικοίο καθηγητής τους έστειλε να σπουδάσουν στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της πατρίδας του και σχεδιάζει να τους κάνει επιστήμονες παγκόσμιας κλάσης. Η επιχορήγηση επέτρεψε στον ίδιο τον Macchiarini να μην σκεφτεί να βρει χορηγούς και να επικεντρωθεί στη διάσωση των ζωών ασθενών τους οποίους χειρουργεί ήδη δωρεάν στο Κρασνοντάρ σε βάρος της επιχορήγησης. Μπορούμε να πούμε ότι χάρη στον καθηγητή, η Ρωσία δημιουργεί το κορυφαίο εργαστήριο στον κόσμο για τη δημιουργία ανθρώπινων οργάνων.

Η ίδια ρωσική επιχορήγηση επέτρεψε στον Macchiarini να εφαρμόσει την τεχνογνωσία του για να δημιουργήσει άλλα όργανα. Έτσι, τα επιτυχημένα πειράματα για την ανάπτυξη της καρδιάς ενός αρουραίου βρίσκονται σε πλήρη εξέλιξη, μαζί με το Ινστιτούτο Καρδιάς του Τέξας σχεδιάζεται να αναπτυχθεί μια καρδιά για ένα πρωτεύον. Ένα έργο για την ανάπτυξη του οισοφάγου και του διαφράγματος βρίσκεται σε εξέλιξη. Και αυτή είναι μόνο η αρχή μιας νέας εποχής στη βιομηχανική. Στο εγγύς μέλλον, οι τεχνολογίες πρέπει να φτάσουν στην τελειότητα, να υποβληθούν σε κλινικές δοκιμές και να γίνουν mainstream. Τότε οι ασθενείς θα σταματήσουν να πεθαίνουν χωρίς να περιμένουν έναν δότη και όσοι λαμβάνουν ένα όργανο που αναπτύσσεται από τα δικά τους κύτταρα δεν θα χρειάζεται να λαμβάνουν ανοσοκατασταλτικά φάρμακα εφ' όρου ζωής για να αποφύγουν την απόρριψη.

Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Paolo Macchiarini

Το πλαίσιο της τραχείας είναι «κατάφυτο» με τα βλαστοκύτταρα του ασθενούς στον βιοαντιδραστήρα.

Η τραχεία μπορεί να αναπτυχθεί σε 48 ώρες, η καρδιά - σε 3-6 εβδομάδες

φά: Καθηγητή Macchiarini, αυτό που κάνετε ακούγεται φανταστικό στον λαϊκό. Για παράδειγμα, πώς αναπτύσσετε ένα όργανο χωριστά από το ανθρώπινο σώμα;

Αν νομίζετε ότι μια ολόκληρη τραχεία αναπτύσσεται στο εργαστήριο, αυτό είναι μια βαθιά αυταπάτη. Στην πραγματικότητα, παίρνουμε το πλαίσιο ενός οργάνου, φτιαγμένο στις διαστάσεις του ασθενούς από ένα νανοσύνθετο υλικό. Στη συνέχεια, το ικρίωμα σπέρνεται με τα βλαστοκύτταρα του ασθενούς που λαμβάνονται από τον δικό του μυελό των οστών (μονοπύρηνα κύτταρα) και τοποθετούνται στον βιοαντιδραστήρα. Σε αυτό, τα κύτταρα "ριζώνουν" (προσκολλώνται) στο ικρίωμα. Εμφυτεύουμε τη βάση που προκύπτει στη θέση της κατεστραμμένης τραχείας και εκεί, στο σώμα του ασθενούς, σχηματίζεται το απαραίτητο όργανο μέσα σε λίγες εβδομάδες.

φά : Τι είναι ο βιοαντιδραστήρας; Και πόσο καιρό χρειάζεται για να αναπτυχθεί ένα όργανο;

Ο βιοαντιδραστήρας είναι μια συσκευή στην οποία δημιουργούνται οι βέλτιστες συνθήκες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των κυττάρων. Τους παρέχει θρέψη, αναπνοή, απομακρύνει τα μεταβολικά προϊόντα. Μέσα σε 48-72 ώρες, το πλαίσιο είναι κατάφυτο με αυτά τα κύτταρα και η «αναπτυγμένη τραχεία» είναι έτοιμη για μεταμόσχευση στον ασθενή. Αλλά χρειάζονται 3-6 εβδομάδες για να αναπτυχθεί μια καρδιά.

φά: Και πώς τα κύτταρα από τον μυελό των οστών «μετατρέπονται» ξαφνικά σε κύτταρα της τραχείας μετά τη μεταμόσχευση; Είναι αυτή η μυστηριώδης «αυτοοργάνωση των κυττάρων σε σύνθετους ιστούς»;

Ο υποκείμενος μηχανισμός του «μετασχηματισμού» δεν έχει γίνει ακόμη επακριβώς κατανοητός, αλλά υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι τα ίδια τα κύτταρα του μυελού των οστών αλλάζουν τον φαινότυπο τους για να γίνουν, για παράδειγμα, κύτταρα τραχείας. Αυτός ο μετασχηματισμός συμβαίνει λόγω τοπικών και συστηματικών σημάτων του σώματος.

φά: Υπήρξαν περιπτώσεις που κάποιο όργανο που δημιουργήθηκε από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς εξακολουθούσε να απορρίπτεται ή να μην έχει ριζώσει καλά;

Δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, δεν έχουμε ποτέ παρατηρήσει καμία απόρριψη οργάνου μετά τη μεταμόσχευση. Ωστόσο, έχουμε τεκμηριώσει την ανάπτυξη αντιδραστικών ιστών που σχετίζονται περισσότερο με την εμβιομηχανική του νέου οργάνου παρά με το κύτταρο.

φά : Ποια άλλα όργανα θα αναπτύξετε στο εργαστήριο;

Στη μηχανική ιστών, επί του παρόντος εργαζόμαστε για την ανάπτυξη διαφραγμάτων, οισοφάγου, πνευμόνων και καρδιών για μικρά ζώα και πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου.

φά : Ποια όργανα αναπτύσσονται πιο δύσκολα;

Το πιο δύσκολο πράγμα για τους βιομηχανικούς είναι να αναπτύξουν τρισδιάστατα όργανα: την καρδιά, το συκώτι και τα νεφρά. Ή μάλλον, είναι δυνατό να τα μεγαλώσουν, αλλά είναι δύσκολο να τα κάνουμε να εκτελέσουν τις λειτουργίες τους, να παράγουν τις απαραίτητες ουσίες, γιατί αυτά τα όργανα έχουν τις πιο περίπλοκες λειτουργίες. Όμως έχει ήδη σημειωθεί κάποια πρόοδος, οπότε αργά ή γρήγορα αυτού του είδους η μεταμόσχευση αναμένεται να γίνει πραγματικότητα.

φά : Όμως τελευταία, τα βλαστοκύτταρα έχουν συσχετιστεί με την τόνωση της ανάπτυξης καρκίνου...

Έχει ήδη αποδειχθεί ότι τα τοπικά βλαστοκύτταρα μπορούν να επιταχύνουν τη διαδικασία ανάπτυξης του όγκου, αλλά, το πιο σημαντικό, δεν προκαλούν καρκίνο. Εάν αυτή η σχέση επιβεβαιωθεί σε άλλους τύπους όγκων, θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν φάρμακα ή αυξητικούς παράγοντες που, αντίθετα, θα επιτεθούν ή θα εμποδίσουν την ανάπτυξη του όγκου. Τελικά, αυτό μπορεί πραγματικά να ανοίξει την πόρτα σε νέες θεραπείες για τον καρκίνο που δεν είναι ακόμη διαθέσιμες.

φά : Οι χειρισμοί με τα βλαστοκύτταρα του ασθενούς στο εργαστήριο πριν από τη μεταμόσχευση επηρεάζουν την ποιότητα αυτών των κυττάρων;

Αυτό δεν έχει συμβεί ποτέ στην κλινική μας πρακτική.

φά : Διάβασα ότι ακόμα και η καλλιέργεια του εγκεφάλου περιλαμβάνεται στα σχέδιά σου. Είναι αυτό δυνατό με όλους τους νευρώνες;

Χρησιμοποιώντας τις προόδους στη μηχανική ιστών, προσπαθούμε να αναπτύξουμε μια εγκεφαλική ουσία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για νευρογενή αναγέννηση σε περίπτωση απώλειας. μυελός. Η ανάπτυξη ολόκληρου του εγκεφάλου, δυστυχώς, είναι αδύνατη.

φά: Είμαι σίγουρος ότι το οικονομικό θέμα ενδιαφέρει πολλούς. Πόσο κοστίζει, για παράδειγμα, η ανάπτυξη και η εμφύτευση τραχείας;

Για μένα και για τους ασθενείς μου, η διάσωση ζωών και η δυνατότητα ανάρρωσης είναι πιο σημαντική από όλα τα χρήματα στη Γη. Ωστόσο, έχουμε να κάνουμε με πειραματική χειρουργική και αυτή είναι μια ακριβή μέθοδος θεραπείας. Αλλά η ομάδα μας προσπαθεί πάντα να μειώσει το κόστος μεταμόσχευσης για τους ασθενείς. Το κόστος ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τη χώρα. Στο Κρασνοντάρ, χάρη σε μια επιχορήγηση, γίνεται επέμβαση μεταμόσχευσης τραχείας μόνο $15 χιλιάδες. Στην Ιταλία, τέτοιες επεμβάσεις κοστίζουν $80 χιλιάδες, και οι πρώτες επεμβάσεις στη Στοκχόλμη κόστισαν περίπου 400 χιλιάδες δολάρια

φά: Με τα εσωτερικά όργανα όλα είναι ξεκάθαρα. Είναι δυνατόν να αναπτυχθούν άκρα; Είναι δυνατή η μεταμόσχευση χεριών και ποδιών;

Μέχρι στιγμής, δυστυχώς, όχι. Αλλά τέτοιοι ασθενείς έλαβαν, εκτός από την προσθετική, μια νέα μέθοδο επιτυχούς αντικατάστασης άκρων - χρησιμοποιώντας έναν τρισδιάστατο βιοεκτυπωτή.

Το ελιξίριο της νεότητας βρίσκεται μέσα στον καθένα μας

Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Paolo Macchiarini.

Ανθρώπινη καρδιά και πνεύμονας σε βιοαντιδραστήρα (σε διαδικασία «αύξησης»).

φά: Σε μια από τις συνεντεύξεις, είπατε ότι το όνειρό σας είναι να ξεχάσετε για πάντα την ανάπτυξη και τη μεταμόσχευση οργάνων, αντικαθιστώντας το με ενέσεις βλαστοκυττάρων του ασθενούς από το μυελό των οστών του για την αναγέννηση κατεστραμμένων ιστών του σώματος. Σε πόσα χρόνια θα είναι διαθέσιμη μια τέτοια μέθοδος;

Ναι, αυτό είναι το όνειρό μου και δουλεύουμε σκληρά καθημερινά για να το κάνουμε πραγματικότητα μια μέρα. Και παρεμπιπτόντως, δεν είμαστε και τόσο μακριά!

φά : Μπορεί η μέθοδος των βλαστοκυττάρων να βοηθήσει ακινητοποιημένα άτομα με κακώσεις της σπονδυλικής στήλης;

Αυτή η ερώτηση είναι πολύ δύσκολο να απαντηθεί. Πολλά εξαρτώνται από τον ασθενή, από τον βαθμό της βλάβης, από το μέγεθος της πληγείσας περιοχής, από τον χρόνο... Ωστόσο, προσωπικά πιστεύω ότι η θεραπεία με βλαστοκύτταρα έχει μεγάλες δυνατότητες σε αυτόν τον τομέα.

φά: Αποδεικνύεται ότι έχει βρεθεί η πανάκεια για όλες τις ασθένειες και το ελιξίριο της νεότητας: πρόκειται για βλαστοκύτταρα του μυελού των οστών. Αργά ή γρήγορα, η μέθοδος αναγέννησης οποιουδήποτε ιστού με αυτά τα κύτταρα θα γίνει διαθέσιμη και διαδεδομένη. Τι έπεται? Θα έχουν οι άνθρωποι την ευκαιρία να αναπτύξουν νέα όργανα, να αναζωογονήσουν τους κατεστραμμένους ιστούς και να παρατείνουν επανειλημμένα τη ζωή τους; Υπάρχει όριο στο σώμα με τέτοιους χειρισμούς ή μπορεί να επιτευχθεί η αθανασία;

Νομίζω ότι δεν θα μπορέσουμε να αλλάξουμε ριζικά τις όμορφες δημιουργίες της φύσης. Είναι δύσκολο να δώσουμε μια άμεση απάντηση σε αυτό το ερώτημα, αφού υπάρχουν τόσα πολλά άγνωστα στην επιστήμη. Επιπλέον, θα αμφισβητήσει κοινωνικά και ηθικά ζητήματα. Όλα είναι πιθανά στο μέλλον, αλλά αυτή τη στιγμήαποστολή μας είναι να σώσουμε τις ζωές ασθενών των οποίων μόνη ευκαιρία- αναγεννητική ιατρική.

φά: Πόσο μεγάλος είναι ο διεθνής ανταγωνισμός στην ανάπτυξη οργάνων αυτή τη στιγμή; Ποιες χώρες πρωτοστατούν σε αυτόν τον τομέα;

Εν ολίγοις, οι ηγέτες θα είναι εκείνες οι χώρες που ήδη επενδύουν στην αναγεννητική ιατρική.

φά: Εσείς ο ίδιος σχεδιάζετε σε 20 χρόνια, για παράδειγμα, να χρησιμοποιήσετε νέες τεχνολογίες για να αναζωογονήσετε το σώμα σας;

Πιθανότατα όχι. Για όσους αναζητούν ένα ελιξίριο νεότητας, προτείνω να ρίξουν στην άκρη όλα τα ιατρικά και επιστημονικά επιτεύγματα. καλύτερη μέθοδοςη αναζωογόνηση είναι αγάπη. Να αγαπάς και να αγαπιέσαι!

Β Ε Δ Ε Ν Ι Ε

Η οργανοκαλλιέργεια και οι εναλλακτικές της

Πολλές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που απειλούν την ανθρώπινη ζωή, σχετίζονται με διαταραχές στη δραστηριότητα ενός συγκεκριμένου οργάνου (για παράδειγμα, νεφρική ανεπάρκεια, καρδιακή ανεπάρκεια, σακχαρώδης διαβήτης κ.λπ.). Όχι σε όλες τις περιπτώσεις, αυτές οι διαταραχές μπορούν να διορθωθούν χρησιμοποιώντας παραδοσιακές φαρμακολογικές ή χειρουργικές παρεμβάσεις.

Υπάρχουν διάφοροι εναλλακτικοί τρόποι για την αποκατάσταση της λειτουργίας των οργάνων στους ασθενείς σε περίπτωση σοβαρού τραυματισμού:

1) Διέγερση των διαδικασιών αναγέννησης στο σώμα. Εκτός από τα φαρμακολογικά αποτελέσματα, η διαδικασία εισαγωγής στο σώμα χρησιμοποιείται στην πράξη.βλαστοκύτταρα, τα οποία έχουν την ικανότητα να μεταμορφώνονται σε πλήρως λειτουργικά κύτταρα του σώματος. Ήδη έχουν ληφθεί θετικά αποτελέσματα στη θεραπεία με βλαστοκύτταρα από τα περισσότερα διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένων των πιο κοινών ασθενειών στην κοινωνία, όπως εμφράγματα, εγκεφαλικά, νευροεκφυλιστικές ασθένειες, διαβήτης και άλλα. Ωστόσο, είναι σαφές ότι μια τέτοια μέθοδος θεραπείας ισχύει μόνο για την αποκατάσταση σχετικά μικρής βλάβης σε όργανα.

2) Αναπλήρωση των λειτουργιών των οργάνων με τη βοήθεια συσκευών μη βιολογικής προέλευσης. Αυτές μπορεί να είναι συσκευές μεγάλου μεγέθους στις οποίες είναι συνδεδεμένοι οι ασθενείς για ορισμένο χρονικό διάστημα (για παράδειγμα, μηχανήματα αιμοκάθαρσης για νεφρική ανεπάρκεια). Υπάρχουν επίσης μοντέλα φορητών συσκευών ή συσκευών που εμφυτεύονται μέσα στο σώμα (υπάρχουν επιλογές για να γίνει αυτό, αφήνοντας το όργανο του ίδιου του ασθενούς, ωστόσο, μερικές φορές αφαιρείται και η συσκευή αναλαμβάνει πλήρως τις λειτουργίες της, όπως στην περίπτωση χρήσης μια τεχνητή καρδιάAbioCor). Σε ορισμένες περιπτώσεις, τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται εν αναμονή της εμφάνισης του απαραίτητου οργάνου δότη. Μέχρι στιγμής, τα μη βιολογικά ανάλογα είναι σημαντικά κατώτερα σε τελειότητα από τα φυσικά όργανα.

3) Χρήση οργάνων δότη. Τα όργανα δότη που μεταμοσχεύονται από ένα άτομο σε άλλο χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως και μερικές φορές με επιτυχία στην κλινική πράξη. Ωστόσο, αυτή η κατεύθυνση αντιμετωπίζει μια σειρά από προβλήματα, όπως σοβαρή έλλειψη οργάνων δωρητών, το πρόβλημα της απόρριψης ξένου οργάνου από το ανοσοποιητικό σύστημα κ.λπ. δεν έχει γίνει πράξη. Ωστόσο, βρίσκεται σε εξέλιξη έρευνα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της ξενομεταμόσχευσης, για παράδειγμα, μέσω γενετικής τροποποίησης.

4) Αναπτυσσόμενα όργανα. Τα όργανα μπορούν να αναπτυχθούν τεχνητά τόσο στο ανθρώπινο σώμα όσο και έξω από το σώμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα όργανο από τα κύτταρα του ατόμου στο οποίο πρόκειται να μεταμοσχευθεί. Ένας αριθμός μεθόδων έχει αναπτυχθεί για την ανάπτυξη βιολογικών οργάνων, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ειδικές συσκευές που λειτουργούν με βάση την αρχή ενός 3D εκτυπωτή. Η υπό εξέταση κατεύθυνση περιλαμβάνει πρόταση για τη δυνατότητα ανάπτυξης, για την αντικατάσταση ενός κατεστραμμένου ανθρώπινου σώματος με έναν διατηρημένο εγκέφαλο, ανεξάρτητα αναπτυσσόμενος οργανισμός, κλώνος - «φυτά» (με αναπηρική ικανότητα σκέψης).

Μεταξύ των τεσσάρων επιλογών που αναφέρονται για την επίλυση του προβλήματος της ανεπάρκειας των λειτουργιών των οργάνων, είναι η καλλιέργειά τους που μπορεί να είναι ο πιο φυσικός τρόπος για να αναρρώσει το σώμα από σοβαρούς τραυματισμούς.

Αυτό το κείμενο παρέχει πληροφορίες για τις τρέχουσες προόδους στην καλλιέργεια βιολογικών οργάνων.

ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΕΣ

ΓΙΑ ΑΝΑΓΚΕΣ ΦΑΡΜΑΚΩΝ

Καλλιέργεια ιστών

Η καλλιέργεια απλών ιστών είναι μια ήδη υπάρχουσα και χρησιμοποιούμενη τεχνολογία στην πράξη.

Δέρμα

Η αποκατάσταση των κατεστραμμένων περιοχών του δέρματος είναι ήδη μέρος του κλινική εξάσκηση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται μέθοδοι για την αναγέννηση του δέρματος του ίδιου του ατόμου, για παράδειγμα, του θύματος εγκαύματος μέσω ειδικών εφέ. Αυτό, για παράδειγμα, αναπτύχθηκε από τον R.R. Rakhmatullin βιοπλαστικό υλικό hyamatrix 1 , ή βιοκολ 2 , που αναπτύχθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τον B.K. Gavrilyuk. Ειδικές υδρογέλες χρησιμοποιούνται επίσης για την ανάπτυξη του δέρματος στο σημείο του εγκαύματος. 3 .

Αναπτύσσονται επίσης μέθοδοι για την εκτύπωση θραυσμάτων ιστού δέρματος με τη χρήση ειδικών εκτυπωτών. Τέτοιες τεχνολογίες δημιουργούνται, για παράδειγμα, από προγραμματιστές από τα αμερικανικά κέντρα αναγεννητικής ιατρικής AFIRM 4 και WFIRM 5 .

Ο Δρ Jorg Gerlach και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Αναγεννητικής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ έχουν εφεύρει μια συσκευή μεταμόσχευσης δέρματος που θα βοηθήσει τους ανθρώπους να επουλωθούν γρηγορότερα από εγκαύματα διαφορετικής σοβαρότητας. Το Skin Gun ψεκάζει ένα διάλυμα με τα δικά του βλαστοκύτταρα στο κατεστραμμένο δέρμα του θύματος. Αυτή τη στιγμή, μια νέα μέθοδος θεραπείας βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο, αλλά τα αποτελέσματα είναι ήδη εντυπωσιακά: τα σοβαρά εγκαύματα επουλώνονται σε λίγες μόνο μέρες. 6

Οστά

Μια ομάδα του Πανεπιστημίου Κολούμπια με επικεφαλής την Gordana Vunjak-Novakovic έλαβε από βλαστοκύτταρα που είχαν σπαρθεί σε ένα ικρίωμα ένα θραύσμα οστού παρόμοιο με αυτό μιας κροταφογναθικής άρθρωσης. 7

Επιστήμονες της ισραηλινής εταιρείας Bonus Biogroup 8 (ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος - Shai Meretsky,ShaiΜερέτζκι) να αναπτύξουν μεθόδους για την ανάπτυξη ανθρώπινου οστού από τον λιπώδη ιστό ενός ασθενούς που λαμβάνεται μέσω λιποαναρρόφησης. Το οστό που αναπτύχθηκε με αυτόν τον τρόπο έχει ήδη μεταμοσχευθεί με επιτυχία στο πόδι ενός αρουραίου.

δόντια

Ιταλοί επιστήμονες απόΠανεπιστήμιοτουΟύντινεκατάφερε να δείξει ότι ο πληθυσμός των μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων που ελήφθη από ένα μόνο κύτταρο λιπώδους ιστούin vitroακόμη και απουσία συγκεκριμένης δομικής μήτρας ή ικριώματος, μπορεί να διαφοροποιηθεί σε δομή που μοιάζει με το μικρόβιο των δοντιών. 9

Στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, επιστήμονες ανέπτυξαν πλήρη δόντια από βλαστοκύτταρα ποντικού, τα οποία έχουν οδοντικά οστά και συνδετικές ίνες, και τα μεταφύτευσε με επιτυχία στα σαγόνια των ζώων. 10

χόνδρος αρθρώσεων

Ειδικοί από ιατρικό ΚέντροΤο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου Κολούμπια, με επικεφαλής τον Τζέρεμι Μάο, κατάφερε να αποκαταστήσει τον αρθρικό χόνδρο των κουνελιών.

Αρχικά, οι ερευνητές αφαίρεσαν τα ζώα ιστός χόνδρουάρθρωση του ώμου, καθώς και το υποκείμενο στρώμα οστικό ιστό. Στη συνέχεια, στη θέση των αφαιρεθέντων ιστών τοποθετήθηκαν ικριώματα κολλαγόνου.

Σε εκείνα τα ζώα των οποίων τα ικριώματα περιείχαν έναν αυξητικό παράγοντα μετασχηματισμού, μια πρωτεΐνη που ελέγχει τη διαφοροποίηση και την ανάπτυξη των κυττάρων, ο ιστός των οστών και του χόνδρου στο βραχιόνιο οστό επανασχηματίστηκε και η κίνηση στην άρθρωση αποκαταστάθηκε πλήρως. 11

Μια ομάδα Αμερικανών επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν πέτυχε να δημιουργήσει ιστό χόνδρου με μηχανικές ιδιότητες και σύνθεση της εξωκυτταρικής μήτρας που αλλάζουν σε διαφορετικές περιοχές. 12

Το 1997, ο χειρουργός Jay Vscanti του κεντρικό νοσοκομείοΗ Μασαχουσέτη στη Βοστώνη κατάφερε να αναπτύξει ένα ανθρώπινο αυτί στο πίσω μέρος ενός ποντικιού χρησιμοποιώντας κύτταρα χόνδρου. 13

Οι γιατροί στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins αφαίρεσαν ένα αυτί που είχε προσβληθεί από όγκο και μέρος του κρανιακού οστού από μια 42χρονη γυναίκα με καρκίνο. Χρησιμοποιώντας χόνδρο από το στήθος, το δέρμα και τα αιμοφόρα αγγεία από άλλα μέρη του σώματος της ασθενούς, ανέπτυξαν ένα τεχνητό αυτί στο χέρι της και στη συνέχεια το μεταμόσχευσαν στη σωστή θέση. 14

σκάφη

Ερευνητές από την ομάδα του καθηγητή Ying Zheng (Ying Zheng) έχουν αναπτύξει πλήρως αγγεία στο εργαστήριο, έχοντας μάθει να ελέγχουν την ανάπτυξή τους και να σχηματίζουν σύνθετες δομές από αυτά. Τα αγγεία σχηματίζουν κλάδους, αντιδρούν κανονικά σε συσταλτικές ουσίες, μεταφέροντας αίμα ακόμη και μέσα από αιχμηρές γωνίες. 15

Επιστήμονες με επικεφαλής την Πρόεδρο του Πανεπιστημίου Rice Jennifer West και τη μοριακή φυσιολόγο του Baylor College of Medicine (BCM) Mary Dickinson, βρήκαν τον τρόπο να αναπτύξουν αιμοφόρα αγγεία, συμπεριλαμβανομένων των τριχοειδών, χρησιμοποιώντας ως υλικό βάσης την πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG), ένα μη τοξικό πλαστικό. Οι επιστήμονες έχουν τροποποιήσει το PEG για να μιμούνται την εξωκυτταρική μήτρα του σώματος.

Στη συνέχεια το συνδύασαν με δύο είδη κυττάρων που χρειάζονται για να σχηματίσουν αιμοφόρα αγγεία. Χρησιμοποιώντας φως για να μετατρέψουν τους κλώνους πολυμερούς PEG σε ένα τρισδιάστατο τζελ, δημιούργησαν μια μαλακή υδρογέλη που περιέχει ζωντανά κύτταρα και αυξητικούς παράγοντες. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουν πώς τα κύτταρα σχηματίζουν αργά τριχοειδή αγγεία σε όλη τη μάζα της γέλης.

Για να δοκιμάσουν τα νέα δίκτυα αιμοφόρων αγγείων, οι επιστήμονες εμφύτευσαν υδρογέλες στους κερατοειδείς χιτώνα των ποντικών, όπου δεν υπάρχει φυσική παροχή αίματος. Η εισαγωγή της χρωστικής στο αίμα των ζώων επιβεβαίωσε την ύπαρξη φυσιολογικής ροής αίματος στα νεοσχηματισμένα τριχοειδή αγγεία. 16

Σουηδοί γιατροί από το Πανεπιστήμιο του Γκέτεμποργκ, με επικεφαλής την καθηγήτρια Suchitra Sumitran-Holgersson, πραγματοποίησαν την πρώτη στον κόσμο μεταμόσχευση φλέβας που αναπτύχθηκε από βλαστοκύτταρα ασθενούς. 17

Οικόπεδο λαγόνια φλέβαμήκους περίπου 9 εκατοστών, που ελήφθη από έναν νεκρό δότη, καθαρίστηκε από κύτταρα δότη. Τα βλαστοκύτταρα του κοριτσιού τοποθετήθηκαν μέσα στο εναπομείναν πρωτεϊνικό ικρίωμα. Δύο εβδομάδες αργότερα, έγινε μια επέμβαση μεταμόσχευσης φλέβας με λείους μύες και ενδοθήλιο που αναπτύχθηκε σε αυτήν.

Πάνω από ένας χρόνος έχει περάσει από την επέμβαση, δεν βρέθηκαν αντισώματα στο μόσχευμα στο αίμα του ασθενούς και η υγεία του παιδιού βελτιώθηκε.

μύες

Ερευνητές στο Πολυτεχνικό Ινστιτούτο Worcester (ΗΠΑ) επιδιόρθωσαν με επιτυχία μια μεγάλη πληγή σε μυϊκό ιστό σε ποντίκια, αναπτύσσοντας και εμφυτεύοντας μικρονήματα που αποτελούνταν από ένα πολυμερές πρωτεΐνης ινώδες επικαλυμμένο με ένα στρώμα ανθρώπινων μυϊκών κυττάρων. 18

Ισραηλινοί επιστήμονες από το Technion-Israel Institute of Technology απαιτούμενο πτυχίοαγγείωση και οργάνωση ιστών in vitro, η οποία βελτιώνει την επιβίωση και την ενσωμάτωση ενός αγγειωμένου μυϊκού εμφυτεύματος κατασκευασμένο από ιστούς στο σώμα του λήπτη. 19

Αίμα

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Pierre and Marie Curie στο Παρίσι, με επικεφαλής τον Luc Douay, εξέτασαν με επιτυχία τεχνητό αίμα που αναπτύχθηκε από βλαστοκύτταρα σε ανθρώπους εθελοντές για πρώτη φορά στον κόσμο.

Καθένας από τους συμμετέχοντες στο πείραμα έλαβε 10 δισεκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια, που ισοδυναμούν με περίπου δύο χιλιοστόλιτρα αίματος. Τα ποσοστά επιβίωσης των κυττάρων που προέκυψαν ήταν συγκρίσιμα με αυτά των συμβατικών ερυθροκυττάρων. 20

Μυελός των οστών

Τεχνητός μυελός των οστών που προορίζεται για παραγωγήσεvitroκύτταρα αίματος, δημιουργήθηκε για πρώτη φορά με επιτυχία από ερευνητές στο Εργαστήριο Χημικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν (ΠανεπιστήμιοτουΜίσιγκαν) υπό την ηγεσία του Nikolai Kotov (ΝικόλαοςΚότοφ). Με τη βοήθειά του, είναι ήδη δυνατό να ληφθούν αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα και Β-λεμφοκύτταρα - κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που παράγουν αντισώματα. 21

Ανάπτυξη πολύπλοκων οργάνων

Κύστη.

Ο Δρ Άντονι Ατάλα και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο του Γουέικ Φόρεστ στις ΗΠΑ αναπτύσσουν ουροδόχους κύστεις από κύτταρα των ίδιων των ασθενών και τις μεταμοσχεύουν σε ασθενείς. 22 Επέλεξαν αρκετούς ασθενείς και πήραν βιοψία κύστης από αυτούς - δείγματα μυϊκών ινών και ουροθηλιακών κυττάρων. Αυτά τα κύτταρα πολλαπλασιάστηκαν για επτά έως οκτώ εβδομάδες σε τρυβλία Petri σε μια βάση σε σχήμα φυσαλίδας. Στη συνέχεια τα όργανα που αναπτύχθηκαν με αυτόν τον τρόπο ράβονταν στα σώματα των ασθενών. Παρακολούθηση ασθενών για αρκετά χρόνια έδειξε ότι τα όργανα λειτουργούσαν καλά, χωρίς τις αρνητικές επιπτώσεις παλαιότερων θεραπειών. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι η πρώτη φορά που ένα αρκετά πολύπλοκο όργανο, και όχι απλοί ιστοί όπως το δέρμα και τα οστά, έχει αναπτυχθεί τεχνητά.σεvitroκαι μεταφέρθηκε σε ανθρώπινο σώμα. Αυτή η ομάδα αναπτύσσει επίσης μεθόδους για την ανάπτυξη άλλων ιστών και οργάνων.

Τραχεία.

Ισπανοί χειρουργοί πραγματοποίησαν την πρώτη στον κόσμο μεταμόσχευση τραχείας που αναπτύχθηκε από βλαστοκύτταρα μιας ασθενή, της 30χρονης Claudia Castillo. Το όργανο αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ χρησιμοποιώντας ένα ικρίωμα δότη από ίνες κολλαγόνου. Η επέμβαση έγινε από τον καθηγητή Paolo Macchiarini από το Hospital Clínic de Barcelona. 23

Ο καθηγητής Macchiarini συνεργάζεται ενεργά με Ρώσους ερευνητές, γεγονός που κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση των πρώτων επεμβάσεων μεταμόσχευσης αναπτυγμένης τραχείας στη Ρωσία. 24

νεφρά

Η Advanced Cell Technology ανέφερε το 2002 ότι είχαν αναπτύξει με επιτυχία ένα πλήρες νεφρό από ένα μόνο κύτταρο που ελήφθη από το αυτί μιας αγελάδας χρησιμοποιώντας τεχνολογία κλωνοποίησης για τη λήψη βλαστοκυττάρων. Χρησιμοποιώντας ειδική ουσία, τα βλαστοκύτταρα μετατράπηκαν σε νεφρικά κύτταρα.

Ο ιστός αναπτύχθηκε σε ένα ικρίωμα φτιαγμένο από αυτοκαταστροφικό υλικό που δημιουργήθηκε στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και είχε το σχήμα ενός συνηθισμένου νεφρού.

Τα νεφρά που προέκυψαν, μήκους περίπου 5 εκατοστών, εμφυτεύτηκαν στην αγελάδα δίπλα στα κύρια όργανα. Ως αποτέλεσμα, ο τεχνητός νεφρός άρχισε με επιτυχία να παράγει ούρα. 25

Συκώτι

Αμερικανοί ειδικοί από το Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης (Massachusetts General Hospital), με επικεφαλής τον Korkut Yugun (Korkut Uygun) μεταμόσχευσαν επιτυχώς αρκετούς αρουραίους με συκώτι που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο από τα δικά τους κύτταρα.

Οι ερευνητές αφαίρεσαν τα συκώτια από πέντε εργαστηριακούς αρουραίους, τους καθάρισαν από τα κύτταρα-ξενιστές, αποκτώντας έτσι ικριώματα συνδετικού ιστού οργάνων. Στη συνέχεια, οι ερευνητές ενέθηκαν περίπου 50 εκατομμύρια ηπατικά κύτταρα από αρουραίους-δέκτες σε καθένα από τα πέντε ικριώματα. Μέσα σε δύο εβδομάδες, ένα πλήρως λειτουργικό συκώτι σχηματίστηκε σε καθένα από τα κυτταροκατοικημένα ικριώματα. Στη συνέχεια, τα όργανα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο μεταμοσχεύθηκαν με επιτυχία σε πέντε αρουραίους. 26

Καρδιά

Επιστήμονες από το βρετανικό νοσοκομείο Heafield, με επικεφαλής τον Megdi Yakub, για πρώτη φορά στην ιστορία, ανέπτυξαν ένα μέρος της καρδιάς, χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα ως «δομικό υλικό». Οι γιατροί έχουν αναπτύξει ιστό που λειτουργεί ακριβώς όπως οι καρδιακές βαλβίδες που είναι υπεύθυνες για τη ροή του αίματος στο ανθρώπινο σώμα. 27

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Ρόστοκ (Γερμανία) χρησιμοποίησαν την τεχνολογία κυτταρικής εκτύπωσης που προκαλείται από λέιζερ προς τα εμπρός (LIFT) για να φτιάξουν ένα «έμπλαστρο» σχεδιασμένο για την αναγέννηση της καρδιάς. 28

Πνεύμονες

Αμερικανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Yale (Πανεπιστήμιο Yale), με επικεφαλής τη Laura Niklason (Laura Niklason) έχουν αναπτυχθεί στους πνεύμονες του εργαστηρίου (σε μια εξωκυτταρική μήτρα δότη).

Η μήτρα ήταν γεμάτη με επιθηλιακά κύτταρα του πνεύμονα και η εσωτερική επένδυση των αιμοφόρων αγγείων ελήφθη από άλλα άτομα. Μέσω της καλλιέργειας σε έναν βιοαντιδραστήρα, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναπτύξουν νέους πνεύμονες, οι οποίοι στη συνέχεια μεταμοσχεύθηκαν σε αρκετούς αρουραίους.

Το όργανο λειτουργούσε κανονικά σε διαφορετικά άτομα από 45 λεπτά έως δύο ώρες μετά τη μεταμόσχευση. Ωστόσο, μετά από αυτό, άρχισαν να σχηματίζονται θρόμβοι αίματος στα αγγεία των πνευμόνων. Επιπλέον, οι ερευνητές κατέγραψαν τη διαρροή μικρής ποσότητας αίματος στον αυλό του οργάνου. Ωστόσο, για πρώτη φορά, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποδείξουν τις δυνατότητες της αναγεννητικής ιατρικής για τη μεταμόσχευση πνευμόνων. 29

Εντερα

Μια ομάδα Ιαπώνων ερευνητών από το Ιατρικό Πανεπιστήμιο Νάρα (ΝάραΙατρικόςΠανεπιστήμιο) υπό τη διεύθυνση του Yoshiyuki Nakajima (YoshiyukiΝακατζίμα) κατάφερε να δημιουργήσει ένα εντερικό θραύσμα ποντικού από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα.

Τα λειτουργικά του χαρακτηριστικά, η δομή των μυών, τα νευρικά κύτταρα αντιστοιχούν στο συνηθισμένο έντερο. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να συστέλλεται για να μετακινήσει τα τρόφιμα. 30

Παγκρέας

Ερευνητές στο Ισραηλινό Ινστιτούτο Technion, με επικεφαλής τον καθηγητή Shulamit Levenberg, ανέπτυξαν μια μέθοδο για την ανάπτυξη παγκρεατικού ιστού που περιέχει εκκριτικά κύτταρα που περιβάλλονται από ένα τρισδιάστατο δίκτυο αιμοφόρων αγγείων.

Η μεταμόσχευση τέτοιου ιστού σε διαβητικούς ποντικούς είχε ως αποτέλεσμα σημαντική μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα στα ζώα. 31

θύμος

Επιστήμονες από το Κέντρο Υγείας του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ(ΗΠΑ)ανέπτυξε μια μέθοδο για στοχευμένη in vitro διαφοροποίηση εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων ποντικού (ESCs) σε προγονικά επιθηλιακά κύτταρα θύμου (PET), τα οποία διαφοροποιήθηκαν σε κύτταρα θύμου in vivo και αποκατέστησαν την κανονική δομή του. 32

Προστάτης

Οι επιστήμονες Καθ. Γκέιλ Ρίσμπριτζερ και η Δρ. Ρένια Τέιλορ του Ινστιτούτου Ιατρικής Έρευνας Monash της Μελβούρνης έγιναν οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα για να αναπτύξουν ανθρώπινο προστάτη σε ποντίκι. 33

Ωοθήκη

Μια ομάδα ειδικών με επικεφαλής τη Sandra Carson (Σάντραcarson) από το Πανεπιστήμιο Brown κατάφερε να αναπτύξει τα πρώτα ωάρια σε ένα όργανο που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο: η διαδρομή από το στάδιο του «νεαρού κυστιδίου Graaffian» στην πλήρη ωριμότητα έχει περάσει. 34

πέος, ουρήθρα

Ερευνητές από το Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (Βόρεια Καρολίνα, ΗΠΑ), με επικεφαλής τον Anthony Atala, κατάφεραν να μεγαλώσουν και να μεταμοσχεύσουν με επιτυχία πέη σε κουνέλια. Μετά την επέμβαση, οι λειτουργίες των πέων αποκαταστάθηκαν, τα κουνέλια γονιμοποίησαν τα θηλυκά, απέκτησαν απογόνους. 35

Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Wake Forest στο Winston-Salem της Βόρειας Καρολίνας έχουν μεγαλώσει ουρήθρααπό τους ίδιους τους ιστούς των ασθενών. Στο πείραμα, βοήθησαν πέντε έφηβους να αποκαταστήσουν την ακεραιότητα των κατεστραμμένων καναλιών. 36

Μάτια, κερατοειδείς, αμφιβληστροειδής

Βιολόγοι από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο εμφύτευσαν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα στην κόγχη ενός βατράχου, από την οποία αφαιρέθηκε ο βολβός του ματιού. Στη συνέχεια η κόγχη του ματιού γέμισε με ένα ειδικό θρεπτικό μέσοπου παρέχει θρέψη στα κύτταρα. Λίγες εβδομάδες αργότερα, τα εμβρυϊκά κύτταρα μεγάλωσαν σε νέο βολβό του ματιού. Επιπλέον, όχι μόνο το μάτι αποκαταστάθηκε, αλλά και η όραση. Ο νέος βολβός του ματιού μεγάλωσε μαζί με οπτικό νεύροκαι τροφοδοτώντας τις αρτηρίες, αντικαθιστώντας πλήρως το προηγούμενο όργανο όρασης. 37

Επιστήμονες από την Ακαδημία Sahlgrenska στη Σουηδία (The Sahlgrenska Academy) καλλιέργησαν για πρώτη φορά με επιτυχία τον ανθρώπινο κερατοειδή από βλαστοκύτταρα. Αυτό θα βοηθήσει να αποφευχθεί μια μακρά αναμονή για κερατοειδή δότη στο μέλλον. 38

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine, που εργάζονται υπό τη διεύθυνση του Hans Kairsted (ΧανςKeirstead) έχουν αναπτύξει έναν αμφιβληστροειδή οκτώ στοιβάδων από βλαστοκύτταρα στο εργαστήριο, ο οποίος θα βοηθήσει στην ανάπτυξη αμφιβληστροειδών έτοιμους για μεταμόσχευση για τη θεραπεία τυφλωτικών καταστάσεων όπως η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα και η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας. Τώρα δοκιμάζουν τη δυνατότητα μεταμόσχευσης ενός τέτοιου αμφιβληστροειδούς σε ζωικά μοντέλα. 39

Νευρικοί ιστοί

Ερευνητές στο Κέντρο Αναπτυξιακής Βιολογίας RIKEN, στο Κόμπε της Ιαπωνίας, με επικεφαλής τον Yoshiki Sasai, ανέπτυξαν μια τεχνική για την ανάπτυξη της υπόφυσης από βλαστοκύτταρα,που έχει εμφυτευθεί επιτυχώς σε ποντίκια.Οι επιστήμονες έλυσαν το πρόβλημα της δημιουργίας δύο τύπων ιστών επηρεάζοντας τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού με ουσίες που δημιουργούν ένα περιβάλλον παρόμοιο με αυτό στο οποίο σχηματίζεται η υπόφυση. αναπτυσσόμενο έμβρυοκαι παρείχε άφθονη παροχή οξυγόνου στα κύτταρα. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα σχημάτισαν μια τρισδιάστατη δομή, εξωτερικά παρόμοια με την υπόφυση, που περιέχει ένα σύμπλεγμα ενδοκρινικών κυττάρων που εκκρίνουν ορμόνες της υπόφυσης. 40

Επιστήμονες από το Εργαστήριο Κυτταρικών Τεχνολογιών της Κρατικής Ιατρικής Ακαδημίας του Νίζνι Νόβγκοροντ κατάφεραν να αναπτύξουν ένα νευρωνικό δίκτυο, στην πραγματικότητα, ένα κομμάτι του εγκεφάλου. 41

Μεγάλωσαν ένα νευρωνικό δίκτυο σε ειδικές μήτρες - υποστρώματα πολλαπλών ηλεκτροδίων που επιτρέπουν την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας αυτών των νευρώνων σε όλα τα στάδια ανάπτυξης.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Η παραπάνω ανασκόπηση των δημοσιεύσεων δείχνει ότι υπάρχουν ήδη σημαντικά επιτεύγματα στη χρήση της καλλιέργειας οργάνων για τη θεραπεία ανθρώπων όχι μόνο με τους απλούστερους ιστούς, όπως το δέρμα και τα οστά, αλλά και με αρκετά πολύπλοκα όργανα, όπως η κύστη ή η τραχεία. Τεχνολογίες για την ανάπτυξη ακόμη πιο πολύπλοκων οργάνων (καρδιά, συκώτι, μάτια κ.λπ.) εξακολουθούν να επεξεργάζονται στα ζώα. Εκτός από τη χρήση στη μεταμοσχευση, τέτοια όργανα μπορούν να χρησιμεύσουν, για παράδειγμα, για πειράματα που αντικαθιστούν ορισμένα πειράματα σε πειραματόζωα ή για τις ανάγκες της τέχνης (όπως έκανε ο προαναφερόμενος J. Vacanti). Κάθε χρόνο εμφανίζονται νέα αποτελέσματα στον τομέα της ανάπτυξης οργάνων. Σύμφωνα με τις προβλέψεις των επιστημόνων, η ανάπτυξη και η εφαρμογή της τεχνικής της καλλιέργειας πολύπλοκων οργάνων είναι θέμα χρόνου και είναι πιθανό ότι τις επόμενες δεκαετίες η τεχνική θα αναπτυχθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε η καλλιέργεια σύνθετων οργάνων να χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική, αντικαθιστώντας την πιο κοινή μέθοδο μεταμόσχευσης από δότες.

Πηγές πληροφοριών.

1Μοντέλο βιομηχανικής βιοπλαστικού υλικού "hyamatrix" Rakhmatullin R.R., Barysheva E.S., Rakhmatullina L.R. // Επιτυχίες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης. 2010. Αρ. 9. Σ. 245-246.

2Σύστημα "Biokol" για την ανάπλαση πληγών. Gavrilyuk B.K., Gavrilyuk V.B.// Τεχνολογίες ζωντανών συστημάτων. 2011. Νο. 8. Σ. 79-82.

3 Sun, G., Zhang, Χ., Shen, Υ., Sebastian, R., Dickinson, L. Ε., Fox-Talbot, Κ., et αϊ. Τα ικριώματα υδρογέλης δεξτράνης ενισχύουν τις αγγειογενετικές αποκρίσεις και προάγουν την πλήρη αναγέννηση του δέρματος κατά την επούλωση των εγκαυμάτων. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(52), 20976-20981.

7Grayson WL, Frohlich M, Yeager K, Bhumiratana S, Chan ME, Cannizzaro C, Wan LQ, Liu XS, Guo XE, Vunjak-Novakovic G: Μηχανικά ανατομικά διαμορφωμένα μοσχεύματα ανθρώπινου οστού. // Proc Natl Acad Sci U S A 2010, 107:3299-3304.

9Ferro F, et αϊ. Βλαστοκύτταρα που προέρχονται από λιπώδη ιστό in vitro διαφοροποίηση σε τρισδιάστατη δομή οδοντικών οφθαλμών. Am J Pathol. 2011 Μάιος;178(5):2299-310.

10Oshima Μ, Mizuno Μ, Imamura Α, Ogawa Μ, Yasukawa Μ, et αϊ. (2011) Functional Tooth Regeneration Using a Bioengineered Tooth Unit as a Mature Organ Replacement Regenerative Therapy. // PLoS ONE 6(7): e21531.

11Chang H Lee, James L Cook, Avital Mendelson, Eduardo K Moioli, Hai Yao, Jeremy J Mao Αναγέννηση της αρθρικής επιφάνειας της αρθρικής άρθρωσης κουνελιού με κυτταρική εστία: μια απόδειξη μελέτης εννοιών // The Lancet, Τόμος 376, Τεύχος 9739 , Σελίδες 440 - 448, 7 Αυγούστου 2010

16Saik, Jennifer E. and Gould, Daniel J. and Watkins, Emily M. and Dickinson, Mary E. and West, Jennifer L., Ομοιοπολικά ακινητοποιημένος αυξητικός παράγοντας που προέρχεται από αιμοπετάλια-ΒΒ προάγει την αντιγένεση σε βιομυρνητικές υδρογέλες πολυ(αιθυλενογλυκόλης), ACTA BIOMATERIALIA, τ. 7 αρ. 1 (2011), σελ. 133--143

17Michael Olausson, Pradeep B Patil, Vijay Kumar Kuna, Priti Chougule, Nidia Hernandez, Ketaki Methe, Carola Kullberg-Lindh, Helena Borg, Hasse Ejnell, Professional Suchitra Sumitran-Holgersson. Μεταμόσχευση αλλογενούς φλέβας βιομηχανικής με αυτόλογα βλαστοκύτταρα: μια μελέτη απόδειξης της ιδέας. // The Lancet, Τόμος 380, Τεύχος 9838, Σελίδες 230 - 237, 21 Ιουλίου 2012

18Megan K. Proulx, Shawn P. Carey, Lisa M. DiTroia, Craig M. Jones, Michael Fakharzadeh, Jacques P. Guyette, Amanda L. Clement, Robert G. Orr, Marsha W. Rolle, George D. Pins, Glenn R .Gaudette. Τα μικρονήματα ινώδους υποστηρίζουν την ανάπτυξη μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων διατηρώντας παράλληλα τη δυνατότητα διαφοροποίησης. // Journal of Biomedical Materials Research Part A Volume 96A, Issue 2, pages 301–312, February 2011

19KofflerJ, et αϊ. Η βελτιωμένη αγγειακή οργάνωση ενισχύει τη λειτουργική ολοκλήρωση των μηχανικών μοσχευμάτων σκελετικών μυών.Proc Natl Acad Sci U S A.2011 Sep 6;108(36):14789-94. Epub 2011 30 Αυγούστου.

20Giarratana, et al. Απόδειξη αρχής για τη μετάγγιση in vitro δημιουργούμενων ερυθρών αιμοσφαιρίων. // Blood 2011, 118: 5071-5079;

21Joan E. Nichols, Joaquin Cortiella, Jungwoo Lee, Jean A. Niles, Meghan Cuddihy, Shaopeng Wang, Joseph Bielitzki, Andrea Cantu, Ron Mlcak, Esther Valdivia, Ryan Yancy, Matthew L. McClure, Nicholas A. Kotov. In vitro ανάλογο ανθρώπινου μυελού των οστών από τρισδιάστατα ικριώματα με βιομιμητική ανεστραμμένη κολλοειδή κρυσταλλική γεωμετρία. // Biomaterials, Τόμος 30, Τεύχος 6, Φεβρουάριος 2009, Σελίδες 1071-1079 Ανασχεδιασμός οργάνων μέσω της ανάπτυξης ενός μεταμοσχεύσιμου επανακυτταρικού μοσχεύματος ήπατος χρησιμοποιώντας αποκυτταρωμένη ηπατική μήτρα. // Nature Medicine 16, 814–820 (2010)

27Φιλοσοφικές Συναλλαγές της Βασιλικής Εταιρείας. Το θέμα της Βιομηχανικής της Καρδιάς. Eds Magdi Yacoub και Robert Nerem.2007 τόμος 362(1484): 1251-1518.

28GaebelR, et αϊ. Μοτίβο ανθρώπινων βλαστοκυττάρων και ενδοθηλιακών κυττάρων με εκτύπωση λέιζερ για καρδιακή αναγέννηση. Βιοϋλικά. 2011 10 Σεπτεμβρίου.

29Thomas H. Petersen, Elizabeth A. Calle, Liping Zhao, Eun Jung Lee, Liqiong Gui, MichaSam B. Raredon, Kseniya Gavrilov, Tai Yi, Zhen W. Zhuang, Christopher Breuer, Erica Herzog, Laura E. Niklason. Πνεύμονες με μηχανική ιστών για εμφύτευση in Vivo. // Science 30 Ιουλίου 2010: Vol. 329 αρ. 5991 σελ. 538-541

30Takatsugu Yamada, Hiromichi Kanehiro, Takeshi Ueda, Daisuke Hokuto, Fumikazu Koyama, Yoshiyuki Nakajima. Δημιουργία λειτουργικού εντέρου ("iGut") από πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που προκαλούνται από ποντίκια. // 2ο Διεθνές Συνέδριο SBE για τη Μηχανική Βλαστοκυττάρων (2-5 Μαΐου 2010) στη Βοστώνη (MA), Η.Π.Α.

31Keren Kaufman-Francis, Jacob Koffler, Noa Weinberg, Yuval Dor, Shulamit Levenberg. Τα κατασκευασμένα αγγειακά κρεβάτια παρέχουν βασικά σήματα στα παγκρεατικά κύτταρα που παράγουν ορμόνες. // PLoS ONE 7(7): e40741.

32Lai L, et αϊ. Οι πρόγονοι των θυμικών επιθηλιακών κυττάρων που προέρχονται από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού ενισχύουν την ανασύσταση των Τ-κυττάρων μετά από αλλογενή μεταμόσχευση μυελού των οστών. Blood.2011 26 Ιουλίου.

33Renea A Taylor, Prue A Cowin, Gerald R Cunha, Martin Pera, Alan O Trounson, + et al. Σχηματισμός ανθρώπινου προστατικού ιστού από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα. // Nature Methods 3, 179-181

34Stephan P. Krotz, Jared C. Robins, Toni-Marie Ferruccio, Richard Moore, Margaret M. Steinhoff, Jeffrey R. Morgan και Sandra Carson. In vitro ωρίμανση ωαρίων μέσω της προκατασκευασμένης αυτοσυναρμολογημένης τεχνητής ανθρώπινης ωοθήκης. // JOURNAL OF ASSISTED REPRODUCTION AND GENETICS Volume 27, Number 12 (2010), 743-750.

36Atlantida Raya-Rivera MD, Diego R Esquiliano MD, James J Yoo MD, Professor Esther Lopez-Bayghen PhD, Shay Soker PhD, Prof. Anthony Atala MD Αυτόλογες ουρήθρες ιστών για ασθενείς που χρειάζονται ανακατασκευή: μια μελέτη παρατήρησης // The Lancet, Τομ. 377 αρ. 9772 σελ 1175-1182

38Charles Hanson, Thorir Hardarson, Catharina Ellerström, Markus Nordberg, Gunilla Caisander, Mahendra Rao, Johan Hyllner, Ulf Stenevi, Μεταμόσχευση ανθρώπινων εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων σε έναν μερικώς τραυματισμένο ανθρώπινο κερατοειδή in vitro // Acta Ophthalmologicam, Acta Ophthalma22, January 2010 DOI: 10.1111/j.1755-3768.2011.02358.x

39Gabriel Nistor, Magdalene J. Seiler, Fengrong Yan, David Ferguson, Hans S. Keirstead. Τρισδιάστατα κατασκευάσματα πρώιμου προγονικού ιστού του αμφιβληστροειδούς 3D που προέρχονται από ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα. // Journal of Neuroscience Methods, Τόμος 190, Τεύχος 1, 30 Ιουνίου 2010, Σελίδες 63–70

40Hidetaka Suga, Taisuke Kadoshima, Maki Minaguchi, Masatoshi Ohgushi, Mika Soen, Tokushige Nakano, Nozomu Takata, Takafumi Wataya, Keiko Muguruma, Hiroyuki Miyoshi, Shigenobu Yonemura, Yutaka Oiso & Yoshiki Sasai. Αυτοσχηματισμός λειτουργικής αδενοϋπόφυσης σε τρισδιάστατη καλλιέργεια. // Nature 480, 57–62 (01 Δεκεμβρίου 2011)

41Mukhina I.V., Khaspekov L.G. Νέες Τεχνολογίες στην Πειραματική Νευροβιολογία: Νευρωνικά Δίκτυα σε Συστοιχία Πολυηλεκτροδίων. Χρονικά κλινικής και πειραματικής νευρολογίας. 2010. №2. σελ. 44-51.

Μόλις χθες φαινόταν ότι η παραγωγή ανταλλακτικών οργάνων για το εύθραυστο σώμα μας είναι μια διασκεδαστική φαντασίωση, η οποία, ποιος ξέρει, μπορεί να πραγματοποιηθεί στο μακρινό μέλλον. Και σήμερα μιλάμε με έναν άνθρωπο, χάρη στον οποίο η καλλιέργεια νέων οργάνων έχει γίνει πραγματικότητα και σωτηρία για τους πρώτους ασθενείς. Δεν φαίνεται λιγότερο περίεργο το γεγονός ότι οι πιο καινοτόμες μεταμοσχεύσεις οργάνων και η πιο προηγμένη έρευνα στον τομέα της αναγεννητικής ιατρικής πραγματοποιούνται κάπου αλλού, αλλά εδώ στο Κρασνοντάρ.

Ο Πάολο Ματσιαρίνι χρησιμοποιεί συχνά τη λέξη «φανταστικός» όταν θέλει να επαινέσει κάτι. Ταμπεραμέντο, όπως ο ήρωας ιταλικής ταινίας, μεταβαίνει εύκολα από τα απελπισμένα επιφωνήματα του τύπου «Όλοι με θέλουν νεκρό!» (πρόκειται για ζηλιάρη συναδέλφους) σε μια θύελλα θαυμασμού για τις προοπτικές της έρευνας που υπόσχεται να σώσει νέες ζωές.

Ο Πάολο και εγώ τρώμε δείπνο σε ένα από τα εστιατόρια του Ολυμπιακού Χωριού στο Σότσι - το συνέδριο "Γενετική της γήρανσης και της μακροζωίας" πραγματοποιείται εδώ, το οποίο συγκέντρωσε τους μεγαλύτερους ειδικούς στον τομέα της αντιγήρανσης από όλο τον κόσμο .

Παρά τα ουκρανικά γεγονότα, κανείς δεν αρνήθηκε να συμμετάσχει, και όσον αφορά τον Ματσιαρίνι, δεν χρειάστηκε καν να περάσει τα σύνορα. Στην πραγματικότητα, είναι ένας επιστήμονας πλανητικής κλίμακας - σχεδόν ένας πιθανός νομπελίστας.

Αλλά εδώ και αρκετά χρόνια ο Macchiarini διευθύνει το Κέντρο Αναγεννητικής Ιατρικής στο Ιατρικό Πανεπιστήμιο Kuban. Κατάφεραν να δελεάσουν τον καθηγητή στο Κρασνοντάρ με τη βοήθεια μιας μεγάλης επιχορήγησης από την κυβέρνηση της Ρωσικής Ομοσπονδίας ύψους 150 εκατομμυρίων ρούβλια. Με αυτά τα χρήματα δημιουργήθηκε το κέντρο.

Εδώ δεν χρειάζεται να κυνηγώ μετά από δωρεές και μπορώ να επικεντρωθώ στη διάσωση ασθενών. Παρεμπιπτόντως, γράψτε το - απευθύνομαι στον κ. Πούτιν: Σας ζητώ να μου δώσετε ένα ρωσικό διαβατήριο, όπως ο Ντεπαρντιέ! Ο Ματσιαρίνι γελάει.

Με αντάλλαγμα μια νέα καρδιά για εκείνον;

Η πολιτική εδώ στο συνέδριο γίνεται αντιληπτή από μια μάλλον ασυνήθιστη οπτική γωνία.

Έχουμε έναν ασθενή από την Κριμαία που περιμένει για μεταμόσχευση τραχείας από το 2011», λέει ο Πάολο. - Τον παρακολούθησα αρκετές φορές, αλλά δεν μπορούσα να χειρουργήσω: θα έπρεπε να πληρώσει για αυτό, το νοσοκομείο δεν μπορεί να δεχτεί έναν ξένο πολίτη δωρεάν. Τώρα όμως η Ρωσία κατέλαβε... ω, δηλαδή, προσάρτησε την Κριμαία, και θα μπορούμε να του κάνουμε μια επέμβαση δωρεάν - γι' αυτό χαίρομαι πολύ! Θα λειτουργήσουμε αρχές Ιουνίου.

Πώς αναπτύσσονται τα όργανα

Η τεχνολογία παραγωγής τραχείας που αναπτύχθηκε από τον Macchiarini είναι το καμάρι και το κύριο επίτευγμα της αναγεννητικής χειρουργικής, ενός καινοτόμου κλάδου της ιατρικής που ασχολείται με την ανάπτυξη οργάνων. Το 2008, ήταν ο πρώτος στον κόσμο που πραγματοποίησε επέμβαση μεταμόσχευσης σε ασθενή με τραχεία που αναπτύχθηκε από δικά της βλαστοκύτταρα σε πλαίσιο δότη σε βιοαντιδραστήρα, το 2009 έκανε άλλη μια μοναδική λειτουργία: Αυτή τη φορά το όργανο σχηματίστηκε μέσα στο σώμα του ασθενούς χωρίς τη χρήση βιοαντιδραστήρα. Τέλος, το 2011, πραγματοποίησε την πρώτη μεταμόσχευση ανθρώπινου οργάνου εξ ολοκλήρου καλλιεργημένου σε εργαστήριο σε τεχνητό πλαίσιο, δηλαδή χωρίς τη χρήση οργάνων δότη.

Ο Macchiarini ήρθε για πρώτη φορά στη Ρωσία το 2010 - μετά από πρόσκληση του Ιδρύματος Science for Life Extension, πραγματοποίησε ένα master class στην αναγεννητική ιατρική στη Μόσχα. Σύντομα έκανε την πρώτη μεταμόσχευση τραχείας στη Ρωσία σε ένα κορίτσι που μετά από αυτοκινητιστικό ατύχημα δεν μπορούσε να μιλήσει ούτε καν να περπατήσει λόγω αναπνευστικών προβλημάτων. Το κορίτσι ανάρρωσε, ο Macchiarini κέρδισε μια mega-grant και άρχισε να πραγματοποιεί τις επεμβάσεις του στη χώρα μας, προσθέτοντας συνεχώς κάτι νέο σε αυτές. Πρόσφατα, λοιπόν, μαζί με τεχνητή τραχεία, μεταμόσχευσε στον ασθενή μέρος του λάρυγγα.

Πώς μπορείτε να αναπτύξετε ένα όργανο ξεχωριστά από το ίδιο το άτομο; - Δεν αντέχω.

Σε γενικές γραμμές, αυτό δεν είναι δυνατό. Είναι αδύνατο να αναπτυχθεί ένα ολόκληρο όργανο από τα κύτταρα ενός ενήλικου ανθρώπου. Εκτός από τα κύτταρα, χρειάζεστε κάτι άλλο - όργανο δότηή τεχνητό πλαίσιο.

Στην αρχή, κάναμε αυτό: πήραμε ένα όργανο δότη - έναν άνθρωπο ή ένα ζώο (συνήθως ένα γουρούνι) και το ελευθερώσαμε από γενετικό υλικό, δηλαδή από κύτταρα. Για να γίνει αυτό, το όργανο τοποθετήθηκε σε ένα ειδικό υγρό που διέλυε μυϊκό ιστό και άλλα κύτταρα, έτσι ώστε να έμεινε μόνο ένα πλαίσιο συνδετικού ιστού, ένα δίκτυο ινών. Κάθε όργανο έχει ένα πλαίσιο που του δίνει το σχήμα του, που ονομάζεται εξωκυτταρική μήτρα. Το πλαίσιο ενός οργάνου που λαμβάνεται από ένα γουρούνι, καθαρισμένο από κύτταρα, δεν απορρίπτεται από το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά υπάρχουν ακόμα προβλήματα: μπορείτε να εισαγάγετε κατά λάθος έναν ιό, και αυτό προκαλεί απόρριψη σε πολλούς ανθρώπους, για παράδειγμα, μεταξύ των μουσουλμάνων. Επομένως, ήταν καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το πλαίσιο μιας ανθρώπινης καρδιάς που ελήφθη από έναν νεκρό δότη.

Αλλά το 2011, κατακτήσαμε μια τεχνολογία που δεν απαιτεί καθόλου δωρητές - τη δημιουργία ενός συνθετικού ικριώματος. Κατασκευάζεται ανάλογα με το μέγεθος του ασθενούς, είναι ένας τέτοιος σωλήνας από ελαστικό και πλαστικό νανοσύνθετο υλικό. Αυτή είναι μια πραγματική ανακάλυψη: ένα συνθετικό ικρίωμα μας απελευθερώνει από δότες - και για τα παιδιά, για παράδειγμα, τις περισσότερες φορές δεν βρίσκονται - αφαιρεί ερωτήματα βιοηθικής και κάνει την επέμβαση πολύ πιο προσιτή.

Αλλά πώς να φτιάξετε ένα ζωντανό όργανο εργασίας από αυτόν τον σωλήνα;

Σε βιοαντιδραστήρα!

Είναι κάποιο είδος βιοεκτυπωτή;

Όχι, - γελάει ο Macchiarini, - ένας βιοεκτυπωτής σάς επιτρέπει να παράγετε απλούς ιστούς, για παράδειγμα, αγγεία, αλλά όχι πολύπλοκα όργανα. Ο βιοαντιδραστήρας είναι μια συσκευή στην οποία δημιουργούνται οι βέλτιστες συνθήκες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των κυττάρων. Τους παρέχει θρέψη, αναπνοή, απομακρύνει τα μεταβολικά προϊόντα. Στον βιοαντιδραστήρα, σπέρνουμε μονοπύρηνα κύτταρα στο ικρίωμα - κύτταρα του ασθενούς που απομονώνονται από το μυελό των οστών. Αυτό είναι ένα είδος βλαστοκυττάρων που μπορούν να μετατραπούν σε εξειδικευμένα κύτταρα διαφορετικών οργάνων. Μέσα σε 48 ώρες το πλαίσιο είναι κατάφυτο με αυτά τα κύτταρα και τα προκαλούμε να μετατραπούν σε κύτταρα τραχείας. Και το όργανο είναι έτοιμο, μπορεί να μεταμοσχευθεί στον ασθενή. Το σώμα δεν το απορρίπτει, γιατί αναπτύσσεται από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς.

Εγκέφαλος, καρδιά και πέος

Δεν θα περιοριστείς στην τραχεία, έτσι;

Ο οισοφάγος και το διάφραγμα θα είναι επόμενο. Τώρα τα δοκιμάζουμε σε ζώα. Και τότε θα αναπτύξουμε την πρώτη καρδιά εργασίας - προφανώς σε συνεργασία με το Texas Heart Institute.

Στο Kuban υπάρχει ένα φυτώριο πιθήκων για ιατρική έρευνα - αν όλα πάνε καλά, θα δοκιμάσουμε το έργο της καρδιάς που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο πάνω τους. Σε γενικές γραμμές, πολλά από αυτά τα πράγματα είναι πολύ πιο εύκολο να γίνουν εδώ παρά στην Ευρώπη ή τις ΗΠΑ. Έτσι σε λίγα χρόνια αυτή η τεχνολογία θα φτάσει στην κλινική. Τρώω καλές πιθανότητες, που είναι το πρώτο ανθρώπινη καρδιάθα καλλιεργηθεί στη Ρωσία.

Και ποια όργανα χρειάζονται πιο συχνά;

Δέχομαι συχνά περίεργα αιτήματα. Μια μέρα, νομίζω ότι ο πρόεδρος της Παγκόσμιας Ομοφυλοφιλικής Εταιρείας ζήτησε να του φτιάξουν ένα πέος.

Το δεύτερο πέος είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα!

Όχι, το μόνο, για κάποιο λόγο δεν ήταν εκεί. Αλλά δεν μπορούσα να τον βοηθήσω, δεν καταλαβαίνω τίποτα από πέη. Και ζητήθηκε από τη μήτρα να κάνει. Εξάλλου, οι άνθρωποι θέλουν όχι μόνο να παρατείνουν τη ζωή, και είναι δυστυχισμένοι όχι μόνο λόγω ασθενειών - τους στοιχειώνουν κάθε είδους τρελές επιθυμίες.

Αλλά δεν κάνουμε όλα αυτά τα φανταχτερά πράγματα. Αυτό που πραγματικά προσπαθήσαμε να κάνουμε ήταν να αναπτύξουμε όρχεις, επειδή τόσα πολλά παιδιά έχουν καρκίνο των όρχεων ή ανωμαλίες των όρχεων. Όμως, δυστυχώς, τα βλαστοκύτταρα δεν μπορούν να μετατραπούν σε κύτταρα όρχεων και έπρεπε να σταματήσουμε αυτές τις μελέτες.

Γενικά, βέβαια, προσπαθούμε να δουλέψουμε σε αυτό που χρειάζονται περισσότερο οι ασθενείς μας. Εδώ η Elena Gubareva κάνει τώρα ένα πολύ σημαντικό έργο για την ανάπτυξη του διαφράγματος. Αν όλα πάνε καλά, θα σωθούν χιλιάδες μωρά που γεννιούνται χωρίς διάφραγμα και πεθαίνουν εξαιτίας του.

Ποια όργανα θα είναι πιο δύσκολο να αναπτυχθούν;

Καρδιά, συκώτι, νεφρά. Δηλαδή, δεν είναι δύσκολο να αναπτυχθούν - σήμερα είναι πολύ πιθανό να δημιουργηθούν οποιαδήποτε όργανα και ιστοί. Όμως είναι πολύ δύσκολο να τα κάνουμε να λειτουργούν κανονικά, να παράγουν τις απαραίτητες για τον οργανισμό ουσίες. Μεγαλωμένα στο εργαστήριο, σταματούν να εργάζονται μετά από λίγες ώρες. Το πρόβλημα είναι ότι δεν καταλαβαίνουμε πώς λειτουργούν αρκετά καλά.

Αλλά μπορεί να μην χρειαστεί να τα καλλιεργήσουμε - το όνειρό μου είναι να χρησιμοποιήσω βλαστοκύτταρα για να αποκαταστήσω την αποτελεσματικότητα αυτών των οργάνων. Άλλωστε, είναι δυνατό να διεγείρονται οι διαδικασίες αναγέννησης στο ίδιο το σώμα. Αυτή είναι απλώς μια φανταστικά ελκυστική και φθηνή λύση: κάθε άτομο, ακόμη και στην πιο φτωχή χώρα, έχει τα δικά του βλαστοκύτταρα και δεν χρειάζονται μεταμοσχεύσεις οργάνων!

Πόσος χρόνος χρειάζεται για να αναπτυχθεί ένα ανθρώπινο όργανο;

Εξαρτάται από την πολυπλοκότητά του. Μεγαλώνουμε την τραχεία σε 3-4 μέρες, θα χρειαστούν 3 εβδομάδες για την καρδιά.

Μπορεί να αναπτυχθεί ένας εγκέφαλος;

Ναι, ονειρεύομαι να αιχμαλωτίσω κάποιους πολιτικούς και να αντικαταστήσω το μυαλό τους με αυτούς. Και τα αυγά επίσης. Αλλά σοβαρά, η ανάπτυξη του εγκεφάλου είναι στα σχέδιά μου.

Γιατί, στον εγκέφαλο, το κύριο πράγμα είναι οι αμέτρητες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, πώς να τις αναδημιουργήσουμε;

Όλοι συνήθως περιπλέκουν υπερβολικά αυτό το πρόβλημα, όλα είναι πολύ πιο απλά. Φυσικά, δεν πρόκειται για αντικατάσταση ολόκληρου του εγκεφάλου. Ας πούμε ότι σε πυροβόλησα. Πήρες ένα τραύμα στο κεφάλι, έχασες μέρος του εγκεφάλου σου, αλλά επιβίωσες. Τι γίνεται όμως αν αντικαταστήσουμε αυτό το μη λειτουργικό μέρος με ένα υπόστρωμα του οποίου η λειτουργία είναι να προκαλεί την ανάπτυξη νευρώνων προσελκύοντάς τους από άλλα μέρη του εγκεφάλου; Στη συνέχεια, το κατεστραμμένο τμήμα θα ανακάμψει με την πάροδο του χρόνου, εμπλακεί σταδιακά στη δραστηριότητα του εγκεφάλου και αποκτώντας συνδέσεις. Θα μπορούσε να αλλάξει εντελώς τις ζωές χιλιάδων ασθενών!

Όνειρα και απογοητεύσεις

Πώς νιώθουν οι συνάδελφοί σας για την επιτυχία σας;

Ω, αυτό είναι ένα δύσκολο θέμα, - λυπήθηκε ο Macchiarini. - Όταν κάνεις κάτι εντελώς καινούργιο, για πρώτη φορά στην ιστορία, πάντα σε μαλώνουν. Και θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να αποδεχτούν οι άνθρωποι αυτό που κάνετε! Εξακολουθώ να δέχομαι κριτική, και μάλιστα σκληρά, γιατί κάνω τρελά, πρωτόγνωρα πράγματα. Οι άνθρωποι ζηλεύουν πολύ την επιτυχία των συναδέλφων: Δέχτηκα πολλές επιθέσεις, προσπάθησαν να κάνουν τη δουλειά μου όσο το δυνατόν πιο δύσκολη, μερικές φορές με πολύ βρώμικους τρόπους.

Ποιο είναι το πιο δύσκολο πράγμα στη δουλειά και στη ζωή σου;

Στη ζωή μου? Ναι, δεν έχω ιδιωτικότητα. Όλα είναι τόσο έτοιμα! Το πιο δύσκολο δεν είναι καθόλου η επιστήμη, αλλά αυτές οι επιθέσεις των συναδέλφων, η ζήλια τους. Αν το έκαναν με σεβασμό! Όχι, πλήρης ασέβεια, καμία ΑΝΘΡΩΠΙΝΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ, μόνο ανταγωνισμός. Έχω δημοσιεύσει δεκάδες εργασίες σε κορυφαία επιστημονικά περιοδικά, αλλά εξακολουθώ να μου λένε ότι δεν έχω στοιχεία ότι οι μέθοδοί μας λειτουργούν. Είναι έτοιμοι να επικρίνουν τα πάντα στον κόσμο, ακόμα και το πώς πηγαίνω στην τουαλέτα.

Έχω τόσα πολλά προβλήματα εξαιτίας αυτής της ζήλιας, με πιέζουν σαν κόλαση όλη την ώρα. Ίσως αυτό είναι το τίμημα που πρέπει να πληρώσει κάθε πρωτοπόρος. Αλλά θα σώσουμε ζωές - είναι τόσο υπέροχο, αξίζει κάθε επίθεση... Περίμενε, θέλω τιραμισού! Τιραμισού! Τιραμισού! Και αμερικάνο, παρακαλώ.

Τι ονειρεύεσαι;

Σε προσωπικό επίπεδο; Μπείτε σε μια βάρκα και αποπλεύστε μακριά από όλους. Και όχι άλλη επαφή με αυτόν τον κόσμο. Μόνο εγώ και ο σκύλος μου είναι αρκετά για μένα. Και επαγγελματικά, ονειρεύομαι να σώσω ανθρώπους χωρίς μεταμόσχευση οργάνων - μέσω κυτταροθεραπείας. Ουάου! Θα ήταν φανταστικό, απλά φανταστικό!

Πότε θα γίνει ευρέως διαθέσιμη η τεχνολογία καλλιέργειας οργάνων στις ανεπτυγμένες χώρες;

Η τεχνολογία ανάπτυξης της τραχείας έχει ήδη επεξεργαστεί σχεδόν στην τελειότητα. Εάν συνεχίσουμε τις κλινικές δοκιμές στο Κρασνοντάρ, σε δύο χρόνια θα υπάρχουν αρκετά στοιχεία ότι αυτή η μέθοδος είναι ασφαλής και αποτελεσματική και θα χρησιμοποιηθεί και σε άλλα μέρη. Εξαρτάται από τον αριθμό των ασθενών, πρώτα από όλα καλά, και από πολλά άλλα πράγματα. Και θα ασχοληθώ με τον οισοφάγο, το διάφραγμα, την καρδιά… Νομίζω ότι η πρόοδος θα είναι γρήγορη, ειδικά στη Ρωσία. Κάντε υπομονή και περιμένετε - εσείς οι ίδιοι θα δείτε τα πάντα.

Αναρωτιέμαι αν θα είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα νέο σώμα για τον εγκέφαλό μου;

Γιατί αλλιώς είναι αυτό;

Για να παρατείνει τη ζωή και τη νιότη, φυσικά.

Δεν καταλαβαίνω γιατί πάλι νεαρό σώμανα κατακτήσει χιλιάδες κορίτσια; Είναι βαρετό να ζεις πολύ.

Κάτι δεν μου βαριέται ακόμα, μάλλον το αντίθετο.

Λοιπόν, δεν ξέρω. Έχω βαρεθεί αυτή τη ζωή! Εσείς οι Ρώσοι ενθαρρύνετε πάντα τους πάντες να πολεμούν τη γήρανση. Είστε φιλόσοφοι και ονειροπόλοι, τα καθαρά φιλοσοφικά προβλήματα σας φαίνονται τρομερά σημαντικά.

Τι είναι όμως εδώ το φιλοσοφικό, τι πιο φυσικό από την αγάπη για τη ζωή;

Θέλετε να πολεμήσετε τη φύση και νομίζω ότι το σώμα μας είναι ήδη τέλειο. Κοιτάξτε τον εαυτό σας. Όχι, είναι καλύτερα όχι για τον εαυτό σας, αλλά για τα κορίτσια - η φύση τα δημιούργησε τέλεια, ποιος είμαι εγώ για να την πολεμήσω;

Δυσκολεύεστε ήδη με τις επεμβάσεις.

Ουάου, τι ασυνήθιστη συζήτηση ξεκινήσαμε. Αυτά συμβαίνουν μόνο στη Ρωσία...

Μαλώσαμε για πολλή ώρα - μέχρι που μας έδιωξαν από το εστιατόριο που έκλεινε.

Ποιος άλλος κατάφερε να δελεάσει στη Ρωσία με τη βοήθεια μεγάλων επιχορηγήσεων

Σκοπός του προγράμματος μεγα-επιχορηγήσεων είναι να προσελκύσει κορυφαίους επιστήμονες στον κόσμο στα ρωσικά πανεπιστήμια. Ήδη έχουν πραγματοποιηθεί τέσσερις τέτοιοι διαγωνισμοί. Η πρώτη έγινε το 2010 και η τελευταία το 2014. Ως αποτέλεσμα, 163 Ρώσοι και ξένοι επιστήμονες έλαβαν μεγα-επιχορηγήσεις. Ανάμεσά τους υπάρχουν πολλές διασημότητες, υπάρχουν ακόμη και αρκετοί νομπελίστες. Η RR παρουσιάζει μερικά από αυτά

Σίδνεϊ Άλτμαν

Ο νικητής του βραβείου Νόμπελ Χημείας το 1989, καθηγητής στο Γέιλ, θα αναπτύξει αντιβακτηριακά και αντιικά φάρμακα στο Ινστιτούτο Χημικής Βιολογίας και Θεμελιώδης Ιατρικής του Παραρτήματος της Σιβηρίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών στο Νοβοσιμπίρσκ.

Τζορν Τάιντ

Ένας γνωστός Γερμανός ειδικός στον τομέα της θαλάσσιας γεωλογίας και των γεωτρήσεων βαθέων υδάτων, ήταν επικεφαλής του εργαστηρίου "Paleogeography and Geomorphology of the Polar Countries and the World Ocean" στη Σχολή Γεωγραφίας και Γεωοικολογίας του Κρατικού Πανεπιστημίου της Αγίας Πετρούπολης, το οποίο μελετά αλλαγή του κλίματος στην Αρκτική και τεκμηριώνει το δικαίωμα της Ρωσίας στην Αρκτική υφαλοκρηπίδα.

Ρόναλντ Ίνγκλεχαρτ

Ένας πολιτικός επιστήμονας και κοινωνιολόγος από τις Ηνωμένες Πολιτείες, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, συγκρίνει αξιακούς προσανατολισμούς στο διαφορετικές χώρες; στη Ρωσία εργάζεται στην Ανώτατη Οικονομική Σχολή.

Σιμομούρα Οσάμου

Ο νικητής του βραβείου Νόμπελ Χημείας του 2008, δημιουργός πράσινων φωτεινών κουνελιών και χοιριδίων, ερευνά τη βιοφωταύγεια στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο της Σιβηρίας Krasnoyarsk.

Αντόνιο Λούκε Λόπες

Φυσικός, εφευρέτης και εκατομμυριούχος, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης, ασχολείται με την ανάπτυξη νέων τύπων ηλιακών μπαταριών στο Φυσικοτεχνικό Ινστιτούτο της Αγίας Πετρούπολης.

Μάριο Μπιατζιόλι

Καθηγητής στο Τμήμα Επιστημών και Τεχνολογικών Σπουδών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Davis, και Επικεφαλής Έρευνας στην Κοινωνιολογία της Επιστημονικής και Τεχνολογικής Επιχειρηματικότητας στο Ευρωπαϊκό Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης.

Πάβελ Πέβζνερ

Διευθυντής του προγράμματος βιοπληροφορικής και βιολογίας συστημάτων στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (Σαν Ντιέγκο), διευθυντής του Εθνικού Κέντρου Υπολογιστικής Φασματομετρίας Μάζας, δημιουργεί ένα εργαστήριο αλγοριθμικής βιολογίας, μοναδικό για τη Ρωσία, όπου οι επιστήμονες θα διαβάζουν γονιδιώματα.