नई प्रौद्योगिकियां बढ़ते अंगों की अनुमति देंगी। रोगी की अपनी कोशिकाओं से प्रत्यारोपण के लिए अंग उगाने की एक अनूठी तकनीक रूस में दिखाई देगी

मानव जाति के विकास की उत्तर-औद्योगिक दर, अर्थात् विज्ञान और प्रौद्योगिकी, इतनी महान हैं कि 100 साल पहले उनकी कल्पना भी नहीं की जा सकती थी। लोकप्रिय विज्ञान कथाओं में जो पढ़ा जाता था वह अब वास्तविक दुनिया में प्रकट हुआ है।

21वीं सदी में चिकित्सा के विकास का स्तर पहले से कहीं अधिक ऊंचा है। अतीत में जिन रोगों को घातक माना जाता था, उनका आज सफलतापूर्वक इलाज किया जाता है। हालाँकि, ऑन्कोलॉजी, एड्स और कई अन्य बीमारियों की समस्या अभी तक हल नहीं हुई है। सौभाग्य से, निकट भविष्य में इन समस्याओं का समाधान होगा, जिनमें से एक मानव अंगों की खेती होगी।

बायोइंजीनियरिंग के मूल तत्व

विज्ञान, जीव विज्ञान के सूचनात्मक आधार का उपयोग करके और इसकी समस्याओं को हल करने के लिए विश्लेषणात्मक और सिंथेटिक तरीकों का उपयोग करते हुए, बहुत पहले नहीं उत्पन्न हुआ था। पारंपरिक इंजीनियरिंग के विपरीत, जो अपनी गतिविधियों के लिए तकनीकी विज्ञान, ज्यादातर गणित और भौतिकी का उपयोग करता है, बायोइंजीनियरिंग आगे बढ़ता है और आणविक जीव विज्ञान के रूप में नवीन तरीकों का उपयोग करता है।

नव निर्मित वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्र के मुख्य कार्यों में से एक कृत्रिम अंगों की खेती है प्रयोगशाला की स्थितिएक रोगी के शरीर में उनके आगे के प्रत्यारोपण के प्रयोजन के लिए जिसका अंग क्षति या बिगड़ने के कारण विफल हो गया है। त्रि-आयामी सेलुलर संरचनाओं के आधार पर, वैज्ञानिक गतिविधि पर विभिन्न बीमारियों और वायरस के प्रभाव के अध्ययन में आगे बढ़ने में सक्षम हुए हैं। मानव अंग.

दुर्भाग्य से, अब तक ये पूर्ण विकसित अंग नहीं हैं, बल्कि केवल ऑर्गेनेल हैं - रूडिमेंट्स, कोशिकाओं और ऊतकों का एक अधूरा संग्रह जो केवल प्रायोगिक नमूनों के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उनके प्रदर्शन और रहने की क्षमता का प्रायोगिक जानवरों पर परीक्षण किया जाता है, मुख्यतः विभिन्न कृन्तकों पर।

इतिहास संदर्भ। ट्रांसप्लांटोलॉजी

एक विज्ञान के रूप में बायोइंजीनियरिंग का विकास जीव विज्ञान और अन्य विज्ञानों के विकास की लंबी अवधि से पहले हुआ था, जिसका उद्देश्य अध्ययन करना था मानव शरीर. 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रत्यारोपण को इसके विकास के लिए एक प्रेरणा मिली, जिसका कार्य किसी अन्य व्यक्ति को दाता अंग के प्रत्यारोपण की संभावना का अध्ययन करना था। कुछ समय के लिए दाता अंगों को संरक्षित करने में सक्षम विधियों का निर्माण, साथ ही साथ प्रत्यारोपण के लिए अनुभव और विस्तृत योजनाओं की उपलब्धता, दुनिया भर के सर्जनों को 60 के दशक के अंत में हृदय, फेफड़े और गुर्दे जैसे अंगों को सफलतापूर्वक प्रत्यारोपण करने की अनुमति दी। .

पर इस पलरोगी को खतरा होने की स्थिति में प्रत्यारोपण का सिद्धांत सबसे प्रभावी होता है घातक खतरा. में मुख्य समस्या है तीव्र कमीदाता अंग। मरीज अपनी बारी का इंतजार किए बिना सालों साल इंतजार कर सकते हैं। इसके अलावा, वहाँ है भारी जोखिमतथ्य यह है कि एक प्रतिरोपित दाता अंग प्राप्तकर्ता के शरीर में जड़ें नहीं जमा सकता है, क्योंकि इसे रोगी की प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में माना जाएगा विदेशी वस्तु. टकराव में यह घटनाप्रतिरक्षादमनकारियों का आविष्कार किया गया था, हालांकि, इलाज के बजाय अपंग - मानव प्रतिरक्षा भयावह रूप से कमजोर हो रही है।

प्रत्यारोपण पर कृत्रिम निर्माण के लाभ

बढ़ते अंगों और दाता से उन्हें प्रत्यारोपित करने की विधि के बीच मुख्य प्रतिस्पर्धी अंतरों में से एक यह है कि प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, भविष्य के प्राप्तकर्ता के ऊतकों और कोशिकाओं के आधार पर अंगों का उत्पादन किया जा सकता है। मूल रूप से, स्टेम सेल का उपयोग किया जाता है, जिसमें कुछ ऊतकों की कोशिकाओं में अंतर करने की क्षमता होती है। वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को बाहर से नियंत्रित करने में सक्षम है, जो मानव प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा भविष्य में अंग की अस्वीकृति के जोखिम को काफी कम कर देता है।

इसके अलावा, कृत्रिम अंग खेती की विधि की मदद से, उनमें से असीमित संख्या में उत्पादन करना संभव है, जिससे लाखों लोगों की महत्वपूर्ण जरूरतों को पूरा किया जा सके। बड़े पैमाने पर उत्पादन का सिद्धांत अंगों की कीमत को काफी कम कर देगा, लाखों लोगों की जान बचाएगा और मानव अस्तित्व में काफी वृद्धि करेगा और इसकी तारीख को पीछे धकेल देगा। जैविक मौत.

बायोइंजीनियरिंग में उपलब्धियां

आज तक, वैज्ञानिक भविष्य के अंगों - ऑर्गेनोइड्स की मूल बातें विकसित करने में सक्षम हैं, जिन पर संक्रमण प्रक्रिया का पता लगाने और प्रतिवाद विकसित करने के लिए विभिन्न रोगों, वायरस और संक्रमणों का परीक्षण किया जाता है। जानवरों के शरीर में प्रत्यारोपण करके जीवों के कामकाज की सफलता की जाँच की जाती है: खरगोश, चूहे।

यह भी ध्यान देने योग्य है कि बायोइंजीनियरिंग ने पूर्ण विकसित ऊतकों और यहां तक ​​​​कि स्टेम सेल से बढ़ते अंगों को बनाने में कुछ सफलता हासिल की है, जो दुर्भाग्य से, उनकी अक्षमता के कारण किसी व्यक्ति को अभी तक प्रत्यारोपित नहीं किया जा सकता है। हालांकि, फिलहाल, वैज्ञानिकों ने कृत्रिम रूप से उपास्थि, रक्त वाहिकाओं और अन्य कनेक्टिंग तत्वों को बनाने का तरीका सीखा है।

तवचा और हड्डी

बहुत पहले नहीं, कोलंबिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक संयुक्त के समान संरचना में एक हड्डी का टुकड़ा बनाने में कामयाबी हासिल की। जबड़ाइसे खोपड़ी के आधार से जोड़ना। अंगों की खेती के रूप में, स्टेम सेल के उपयोग के माध्यम से टुकड़ा प्राप्त किया गया था। थोड़ी देर बाद, इज़राइली कंपनी बोनस बायोग्रुप ने मानव हड्डी को फिर से बनाने की एक नई विधि का आविष्कार करने में कामयाबी हासिल की, जिसका एक कृंतक पर सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया - एक कृत्रिम रूप से विकसित हड्डी को उसके एक पंजे में प्रत्यारोपित किया गया। इस मामले में, फिर से, स्टेम सेल का उपयोग किया गया था, केवल उन्हें रोगी के वसा ऊतक से प्राप्त किया गया था और बाद में जेल जैसी हड्डी के फ्रेम पर रखा गया था।

2000 के दशक से, डॉक्टर जलने के इलाज के लिए विशेष हाइड्रोजेल और क्षतिग्रस्त त्वचा के प्राकृतिक पुनर्जनन के तरीकों का उपयोग कर रहे हैं। आधुनिक प्रायोगिक तकनीकों से गंभीर जलन को कुछ ही दिनों में ठीक करना संभव हो गया है। तथाकथित स्किन गन क्षतिग्रस्त सतह पर रोगी की स्टेम कोशिकाओं के साथ एक विशेष मिश्रण का छिड़काव करती है। रक्त और लसीका वाहिकाओं के साथ स्थिर कार्यशील त्वचा बनाने में भी प्रमुख प्रगति हुई है।

हाल ही में, मिशिगन के वैज्ञानिक प्रयोगशाला के हिस्से में बढ़ने में कामयाब रहे मांसपेशियों का ऊतक, जो, हालांकि, मूल से दोगुना कमजोर है। इसी तरह, ओहियो में वैज्ञानिकों ने त्रि-आयामी पेट के ऊतकों का निर्माण किया जो पाचन के लिए आवश्यक सभी एंजाइमों का उत्पादन करने में सक्षम थे।

जापानी वैज्ञानिकों ने लगभग असंभव कर दिखाया है - उन्होंने पूरी तरह से काम करने वाली मानव आंख विकसित की है। प्रत्यारोपण के साथ समस्या यह है कि क्या लगाया जाए आँखों की नसदिमाग से आंख मिलाना अभी संभव नहीं है। टेक्सास में, एक बायोरिएक्टर में फेफड़ों को कृत्रिम रूप से विकसित करना भी संभव था, लेकिन रक्त वाहिकाओं के बिना, जो उनके प्रदर्शन पर संदेह करता है।

विकास की संभावनाएं

वह समय दूर नहीं जब इतिहास में वह क्षण आएगा जब किसी व्यक्ति को कृत्रिम परिस्थितियों में बनाए गए अधिकांश अंगों और ऊतकों का प्रत्यारोपण करना संभव होगा। पहले से ही, दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने परियोजनाएं, प्रायोगिक नमूने विकसित किए हैं, जिनमें से कुछ मूल से नीच नहीं हैं। त्वचा, दांत, हड्डियाँ, सब कुछ आंतरिक अंगकुछ समय बाद प्रयोगशालाओं में बनाना और जरूरतमंद लोगों को बेचना संभव होगा।

नई प्रौद्योगिकियां बायोइंजीनियरिंग के विकास को भी गति दे रही हैं। 3डी प्रिंटिंग, जो मानव जीवन के कई क्षेत्रों में व्यापक हो गई है, नए अंगों को विकसित करने में भी उपयोगी होगी। 2006 से 3डी बायोप्रिंटर का प्रायोगिक रूप से उपयोग किया जा रहा है, और भविष्य में वे सेल कल्चर को बायोकंपैटिबल आधार पर स्थानांतरित करके जैविक अंगों के 3डी व्यावहारिक मॉडल बनाने में सक्षम होंगे।

सामान्य निष्कर्ष

एक विज्ञान के रूप में बायोइंजीनियरिंग, जिसका उद्देश्य उनके आगे के प्रत्यारोपण के लिए ऊतकों और अंगों की खेती है, बहुत पहले पैदा नहीं हुआ था। जिस तेजी से यह प्रगति कर रहा है, वह महत्वपूर्ण उपलब्धियों की विशेषता है जो भविष्य में लाखों लोगों की जान बचाएगी।

स्टेम सेल से विकसित हड्डियों और आंतरिक अंगों की जरूरत खत्म हो जाएगी दाता अंगजिनकी आपूर्ति पहले से ही कम है। पहले से ही, वैज्ञानिकों के पास बहुत सारे विकास हैं, जिनके परिणाम अभी तक बहुत उत्पादक नहीं हैं, लेकिन उनमें काफी संभावनाएं हैं।

बायोप्रिंटर रिप्रैप तकनीक का एक जैविक रूपांतर है, एक ऐसा उपकरण जो कोशिकाओं से किसी भी अंग को बनाने में सक्षम है, कोशिकाओं को परत दर परत लागू करता है, पहले ही बनाया जा चुका है। दिसंबर 2009 में, अमेरिकी कंपनी ऑर्गनोवो और ऑस्ट्रेलियाई कंपनी इंवेटेक ने छोटे पैमाने के औद्योगिक उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया एक बायोप्रिंटर विकसित किया। अवधारणा के डेवलपर्स के अनुसार, टेस्ट ट्यूब में वांछित अंग को विकसित करने के बजाय, इसे प्रिंट करना बहुत आसान है।

प्रौद्योगिकी विकास कई साल पहले शुरू हुआ था। अब तक, कई संस्थानों और विश्वविद्यालयों के शोधकर्ता इस तकनीक पर एक साथ काम कर रहे हैं। लेकिन इस क्षेत्र में अधिक सफल, ऑर्गन प्रिंटिंग प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में मिसौरी विश्वविद्यालय में प्रोफेसर गैबर फोर्गाक्स (गैबोर फोर्गैक्स) और उनकी प्रयोगशाला फोर्गास्लैब के कर्मचारियों ने 2007 में बायोप्रिंटिंग की नई सूक्ष्मताओं का खुलासा किया। अपने विकास का व्यावसायीकरण करने के लिए, प्रोफेसर और कर्मचारियों ने ऑर्गनोवो अभियान की स्थापना की। अभियान ने नोवोजेन तकनीक का निर्माण किया, जिसमें जैविक भाग और हार्डवेयर भाग दोनों में बायोप्रिंटिंग के सभी आवश्यक विवरण शामिल थे।

कई माइक्रोमीटर की सटीकता के साथ एक लेजर अंशांकन प्रणाली और एक रोबोटिक हेड पोजिशनिंग सिस्टम विकसित किया गया है। कोशिकाओं को सही स्थिति में रखना बहुत महत्वपूर्ण है। Organovo के लिए पहला प्रायोगिक प्रिंटर (और इसके "स्केच" के अनुसार) nScrypt (चित्र 2) द्वारा बनाया गया था। लेकिन उन उपकरणों को अभी तक व्यावहारिक उपयोग के लिए अनुकूलित नहीं किया गया था, और तकनीक को चमकाने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

मई 2009 में, ऑर्गनोवो अभियान ने मेडिकल कंपनी इंवेटेक को एक औद्योगिक भागीदार के रूप में चुना। इस कंपनी को प्रयोगशाला और के उत्पादन में 30 से अधिक वर्षों का अनुभव है चिकित्सकीय संसाधनकम्प्यूटरीकृत सहित। दिसंबर की शुरुआत में, नोवोजेन तकनीक को मूर्त रूप देने वाले 3डी बायोप्रिंटर की पहली प्रति इंवेटेक से ऑर्गनोवो को भेजी गई थी। नवीनता कॉम्पैक्ट आयामों, एक सहज ज्ञान युक्त कंप्यूटर इंटरफ़ेस, नोड्स के उच्च स्तर के एकीकरण और उच्च विश्वसनीयता द्वारा प्रतिष्ठित है। निकट भविष्य में, Invetech Organovo के लिए एक ही तरह के कई और उपकरणों की आपूर्ति करने का इरादा रखता है, और यह पहले से ही वैज्ञानिक समुदाय में नवीनता वितरित करेगा। नया यंत्रआकार में इतना मामूली है कि इसे एक जैविक कैबिनेट में रखा जा सकता है, जो मुद्रण प्रक्रिया के दौरान एक जीवाणुरहित वातावरण प्रदान करने के लिए आवश्यक है

यह कहा जाना चाहिए कि बायोप्रिंटिंग कृत्रिम रूप से अंग बनाने का एकमात्र तरीका नहीं है। हालांकि, क्लासिक तरीकाखेती के लिए सबसे पहले, एक फ्रेम बनाने की आवश्यकता होती है जो भविष्य के अंग के आकार को निर्धारित करता है। इसी समय, फ्रेम ही अंग की सूजन के सर्जक बनने का खतरा वहन करता है।

बायोप्रिंटर का लाभ यह है कि इसके लिए इस तरह के मचान की आवश्यकता नहीं होती है। अंग का आकार प्रिंटिंग डिवाइस द्वारा ही निर्धारित किया जाता है, कोशिकाओं को आवश्यक क्रम में रखा जाता है। बायोप्रिंटर में ही दो प्रकार की स्याही से भरे दो सिर होते हैं। सबसे पहले स्याही के रूप में कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है विभिन्न प्रकार के, और दूसरे में - सहायक सामग्री (हाइड्रोजेल, कोलेजन, विकास कारकों का समर्थन)। यदि आप उपयोग करना चाहते हैं तो प्रिंटर में दो से अधिक "रंग" हो सकते हैं विभिन्न कोशिकाएंया विभिन्न प्रकार की सहायक सामग्री।

नोवोजेन तकनीक की एक विशेषता यह है कि छपाई व्यक्तिगत कोशिकाओं द्वारा नहीं की जाती है। प्रिंटर तुरंत कई दसियों हज़ार सेल का समूह लागू करता है। NovoGen तकनीक और अन्य बायोप्रिंटिंग तकनीकों के बीच यह मुख्य अंतर है।

प्रिंटर की योजना चित्र 4 में दिखाई गई है।

तो, आवश्यक ऊतक पहले उगाए जाते हैं। उगाए गए ऊतक को फिर 1:1 (बिंदु a) के व्यास से लंबाई के अनुपात में सिलेंडरों में काटा जाता है। अगला - बिंदु बी - ये सिलेंडर अस्थायी रूप से एक विशेष में रखे गए हैं पोषक माध्यमजहां वे छोटी-छोटी गेंदों का रूप ले लेते हैं। ऐसी गेंद का व्यास 500 माइक्रोमीटर (आधा मिलीमीटर) होता है। कपड़े का नारंगी रंग एक विशेष रंग से दिया जाता है। अगला, मोतियों को एक कारतूस (बिंदु सी) में लोड किया जाता है - जिसमें एक-एक-एक क्रम में मोतियों से भरे पिपेट होते हैं। 3डी बायोप्रिंटर स्वयं (बिंदु डी) को इन स्फेरोइड्स को माइक्रोमीटर सटीकता के साथ प्रिंट करना चाहिए (अर्थात, त्रुटि एक मिलीमीटर के हजारवें हिस्से से कम होनी चाहिए)। प्रिंटर उन कैमरों से भी सुसज्जित है जो वास्तविक समय में मुद्रण प्रक्रिया की निगरानी करने में सक्षम हैं।

निर्मित नमूना प्रिंटर एक बार में तीन "रंगों" के साथ काम करता है - दो प्रकार की कोशिकाएं (फॉरगैच के नवीनतम प्रयोगों में, ये हृदय की मांसपेशी कोशिकाएं थीं और उपकला कोशिकाएं) - और तीसरा एक मिश्रण है जिसमें एक बॉन्डिंग जेल होता है जिसमें कोलेजन, ग्रोथ फैक्टर और कई अन्य पदार्थ होते हैं। यह मिश्रण कोशिकाओं को एक साथ फ्यूज करने से पहले अंग को अपना आकार बनाए रखने की अनुमति देता है (बिंदु डी)।

गेबोर के अनुसार, प्रिंटर अंग की संरचना को सटीक रूप से पुन: उत्पन्न नहीं करता है। हालाँकि, यह आवश्यक नहीं है। कोशिकाओं का प्राकृतिक कार्यक्रम ही अंग की संरचना को ठीक करता है।

अंग के संयोजन की योजना और अंग में गेंदों का सहसंयोजन चित्र 5 में दिखाया गया है।

प्रयोगों के दौरान, एंडोथेलियल कोशिकाओं और चिकन हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं से एक बायोप्रिंटर ने एक "हृदय" (चित्र 6) मुद्रित किया। 70 घंटों के बाद, गेंदें एकल प्रणाली में विलीन हो गईं, और 90 घंटों के बाद, "दिल" सिकुड़ने लगा। इसके अलावा, एंडोथेलियल कोशिकाओं ने केशिकाओं के समान संरचनाएं बनाईं। भी मांसपेशियों की कोशिकाएं, शुरू में अराजक रूप से घटते हुए, अंततः स्वतंत्र रूप से सिंक्रनाइज़ हो गए और एक साथ घटने लगे। हालांकि, यह प्रोटोटाइप दिल अभी व्यावहारिक उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है - भले ही चिकन कोशिकाओं के बजाय मानव कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है - बायोप्रिंटिंग तकनीक में और सुधार किया जाना चाहिए।

अधिक बनाने में प्रिंटर बहुत बेहतर है सरल अंग-- उदाहरण के लिए, मानव त्वचा या रक्त वाहिकाओं के टुकड़े। रक्त वाहिकाओं को प्रिंट करते समय, कोलेजन गोंद न केवल पोत के किनारों पर लगाया जाता है, बल्कि बीच में भी लगाया जाता है। और फिर, जब कोशिकाएं एक साथ बढ़ती हैं, तो गोंद आसानी से निकल जाता है। पोत की दीवारें कोशिकाओं की तीन परतों से बनी होती हैं - एंडोथेलियम, चिकनी मांसपेशियां और फाइब्रोब्लास्ट। लेकिन अध्ययनों से पता चला है कि इन कोशिकाओं के मिश्रण वाली केवल एक परत को प्रिंट में पुन: पेश किया जा सकता है - कोशिकाएं स्वयं माइग्रेट करती हैं और तीन सजातीय परतों में पंक्तिबद्ध होती हैं। यह तथ्य कई अंगों की छपाई की प्रक्रिया को आसान बना सकता है। इस प्रकार, फोर्गाच की टीम पहले से ही किसी भी आकार के बहुत पतले और शाखाओं वाले जहाजों का निर्माण कर सकती है। अब शोधकर्ता जहाजों पर मांसपेशियों की एक परत बनाने पर काम कर रहे हैं, जो जहाजों को इम्प्लांटेशन के लिए उपयुक्त बनाती हैं। 6 मिलीमीटर से कम मोटे वेसल्स विशेष रुचि के होते हैं, क्योंकि बड़े लोगों के लिए उपयुक्त सिंथेटिक सामग्री मौजूद होती है।

अन्य बायोप्रिंटिंग प्रयोगों के साथ उदाहरण -- चित्र 7 में।

प्वाइंट ए - दो प्रकार की बायो-इंक की एक अंगूठी। वे विशेष रूप से विभिन्न फ्लोरोसेंट पदार्थों के साथ रंगीन होते हैं। नीचे 60 घंटे के बाद वही रिंग है। कोशिकाएं अपने आप बढ़ती हैं। बिंदु बी - चित्र में दिखाए गए छल्लों से प्राप्त ट्यूब का विकास। बिंदु सी ऊपर - 12-परत ट्यूब, गर्भनाल की चिकनी मांसपेशियों के तंतुओं की कोशिकाओं से बना; बिंदु सी, तल पर - एक शाखित ट्यूब - प्रत्यारोपण के लिए जहाजों का एक प्रोटोटाइप। बिंदु डी - हृदय ऊतक के संकुचन का निर्माण। बाईं ओर कोलेजन "बायो-पेपर" पर मुद्रित कार्डियक मांसपेशी कोशिकाओं (एंडोथेलियम के बिना) के साथ गोलाकारों का 6 x 6 ग्रिड है। यदि एंडोथेलियल कोशिकाओं को उसी "स्याही" में जोड़ा जाता है (दूसरी तस्वीर लाल है, कार्डियोमायोसाइट्स को यहां हरे रंग में दिखाया गया है), तो वे पहले स्फेरोइड्स के बीच की जगह को भरते हैं, और 70 घंटों के बाद (बिंदु डी, दाईं ओर) पूरे ऊतक एक पूर्ण हो जाता है। नीचे: परिणामी ऊतक के सेल संकुचन का ग्राफ। जैसा कि देखा जा सकता है, संकुचन का आयाम (ऊर्ध्वाधर रूप से मापा गया) लगभग 2 माइक्रोन है, और अवधि लगभग दो सेकंड (क्षैतिज रूप से चिह्नित समय) है (फ़ोरगैक्स एट अल द्वारा फोटो और चित्र)।

चित्र 8 मुद्रित हृदय के ऊतकों की संरचना को भी दर्शाता है (फ़ोरगैक्स एटल द्वारा चित्र)।

Organovo और Invetech के 3D बायोप्रिंटर के पहले नमूने 2011 में अनुसंधान और चिकित्सा संगठनों के लिए उपलब्ध होंगे।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस बाजार में ऑर्गनोवो एकमात्र खिलाड़ी नहीं है। कुछ समय पहले, पश्चिमी जैव प्रौद्योगिकी कंपनी टेंगियन ने अपनी अंग प्रतिकृति तकनीक पेश की। टेंगियन और ऑर्गनोवो दृष्टिकोण के बीच कुछ अंतर हैं। उदाहरण के लिए, दो प्रौद्योगिकियां अलग-अलग तरीकों से ऊतक बनाने के लिए जीवित कोशिकाओं के समूहों में संगठन का दृष्टिकोण रखती हैं, और कंपनियों के प्रिंटर भी अलग-अलग तरीकों से नमूने और जीन विश्लेषण प्राप्त करने की समस्या का समाधान करते हैं। दोनों कंपनियां ध्यान देती हैं कि वे समान कठिनाइयों का सामना करती हैं - जटिल कपड़ों को पुन: पेश करना काफी कठिन है, दोनों प्रिंटर एक प्रकार की त्रि-आयामी छपाई को स्थापित करने में बहुत लंबा समय लेते हैं। साथ ही, प्रिंटर का विकास स्वयं कार्य का ही एक भाग है। आपको विशेष सॉफ़्टवेयर बनाने की भी आवश्यकता है जो प्रिंट करने से पहले कपड़े का अनुकरण करने और प्रिंटर को जल्दी से पुन: कॉन्फ़िगर करने में आपकी सहायता करेगा। प्रिंटर को कुछ ही घंटों में सबसे जटिल अंग के निर्माण का सामना करना पड़ता है। पतली केशिकाओं के माध्यम से इसे जल्द से जल्द लगाया जाना चाहिए पोषक तत्वअन्यथा अंग मर जाएगा। हालांकि दोनों कंपनियों का हाल एक जैसा है एकमात्र उद्देश्य- मानव अंगों का "प्रिंट"।

प्रारंभ में, उपकरण का उपयोग अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया जाएगा। उदाहरण के लिए, मुद्रित लिवर के टुकड़ों का उपयोग किया जा सकता है विष विज्ञान संबंधी प्रयोग. बाद में, गंभीर चोटों और इलाज के लिए त्वचा और मांसपेशियों, केशिकाओं, हड्डियों के कृत्रिम टुकड़े का उपयोग किया जा सकता है प्लास्टिक सर्जरी. Organovo और Tengion दोनों इस बात से सहमत हैं कि पूरे अंगों को जल्दी और कुशलता से प्रिंट करने में सक्षम उपकरण 2025-2030 के आसपास दिखाई देंगे। बायोप्रिंटिंग की शुरूआत से नए अंग बनाने की लागत बहुत कम हो जाएगी। मानव शरीर के अप्रचलित भागों को बदलने के लिए नए अंगों का उपयोग किया जा सकता है और इसके परिणामस्वरूप - जीवन का एक कट्टरपंथी विस्तार (अमरता)। भविष्य में, बायोप्रिंटिंग नए आविष्कार करने की अनुमति देगा जैविक अंगमनुष्य और जानवरों के सुधार और कृत्रिम जीवित प्राणियों के आविष्कार के लिए।

बायोप्रिंटिंग तकनीकें।

यह पोस्ट बायोप्रिंटर के बारे में है - एक आविष्कार जो एक व्यक्ति को पुराने अंगों से खराब हो चुके अंगों को बदलने के लिए नए अंगों को विकसित करने में मदद करेगा और इस प्रकार उसके जीवन का विस्तार करेगा।

मैंने अपनी पिछली पोस्टों में से एक में ऑर्गनोवो अभियान में गेबोर फोर्गाज़ द्वारा विकसित बायोप्रिंटिंग तकनीक के बारे में पहले ही बात की थी। हालाँकि, यह कोशिकाओं से कृत्रिम अंग बनाने की एकमात्र तकनीक नहीं है। निष्पक्ष होने के लिए, विचार करने के लिए अन्य भी हैं। अब तक, वे सभी बड़े पैमाने पर आवेदन से दूर हैं, लेकिन तथ्य यह है कि इस तरह के काम को प्रसन्न किया जा रहा है और उम्मीद है कि कृत्रिम अंगों की कम से कम एक पंक्ति सफल होगी।

पहला अमेरिकी वैज्ञानिकों व्लादिमीर मिरोनोव का विकास है चिकित्सा विश्वविद्यालयक्लेम्सन यूनिवर्सिटी (क्लेम्सन यूनिवर्सिटी) से साउथ कैरोलिना (मेडिकल यूनिवर्सिटी ऑफ साउथ कैरोलिना) और थॉमस बोलैंड (थॉमस बोलैंड)। पहला शोध डॉ बोलैंड द्वारा शुरू किया गया था, जो एक विचार के साथ आए और अपनी प्रयोगशाला में अनुसंधान शुरू किया, और अपने सहयोगी को इससे दूर ले गए।

साथ में, एक प्रिंटर की मदद से, वे परत दर परत कोशिकाओं को लगाने की तकनीक को लागू करने में सक्षम थे। प्रयोग के लिए, पुराने हेवलेट-पैकर्ड प्रिंटर लिए गए - पुराने मॉडल का उपयोग किया गया क्योंकि उनके कारतूस में काफी बड़े छेद थे ताकि कोशिकाओं को नुकसान न पहुंचे। कारतूसों को स्याही से सावधानी से साफ किया गया था, और स्याही के बजाय वे सेल द्रव्यमान से भरे हुए थे। मुझे प्रिंटर को कुछ हद तक फिर से डिज़ाइन करना पड़ा, तापमान, विद्युत प्रतिरोध और "लाइव इंक" की चिपचिपाहट को नियंत्रित करने के लिए सॉफ़्टवेयर बनाना पड़ा।

अन्य वैज्ञानिकों ने पहले एक परत-दर-परत एक विमान पर कोशिकाओं को लागू करने की कोशिश की है, लेकिन ये पहले व्यक्ति थे जो इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके ऐसा करने में सक्षम थे।

वैज्ञानिक एक विमान में कोशिकाओं को लगाने से नहीं रुकने वाले हैं।

त्रि-आयामी अंग को प्रिंट करने के लिए, कोशिकाओं को जोड़ने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला गोंद एक विदेशी थर्मो-रिवर्सिबल (या "थर्मोरवरिबल") जेल माना जाता है जिसे हाल ही में पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी के अन्ना गुटोस्का द्वारा विकसित किया गया है।

यह जेल 20 डिग्री सेल्सियस पर तरल होता है और 32 डिग्री से अधिक तापमान पर जम जाता है। और, सौभाग्य से, यह जैविक ऊतकों के लिए हानिकारक नहीं है।

एक ग्लास सब्सट्रेट पर छपाई करते समय, उन्हें कोशिकाओं की एक परत और जेल की परतों के माध्यम से लागू किया जाता है (चित्र 1 देखें)। यदि परतें काफी पतली होती हैं, तो कोशिकाएं फिर आपस में मिल जाती हैं। जेल कोशिकाओं के संलयन में हस्तक्षेप नहीं करता है, और साथ ही कोशिकाओं को एक साथ बढ़ने तक संरचना को ताकत देता है। इसके बाद जेल को पानी से आसानी से हटाया जा सकता है।

टीम आसानी से उपलब्ध का उपयोग करके पहले ही कई प्रयोग कर चुकी है कोशिका संवर्धन, हम्सटर अंडाशय कोशिका का एक प्रकार।

लेखकों के अनुसार, 3डी प्रिंटिंग जैविक प्रयोगों के लिए क्षतिग्रस्त या बढ़ते अंगों को बदलने के लिए दवा के लिए नए अंग बनाने की समस्या को हल कर सकती है। सबसे अधिक संभावना है, जलने से प्रभावित लोगों के इलाज के लिए त्वचा के बड़े क्षेत्रों को उगाने की तकनीक को पहले बड़े पैमाने पर उपयोग में लाया जाएगा। चूंकि "जीवित स्याही" संवर्धन के लिए स्रोत कोशिकाएं स्वयं रोगी से ली जाएंगी, इसलिए अस्वीकृति के साथ कोई समस्या नहीं होनी चाहिए।

यह भी ध्यान दें कि पारंपरिक अंग संस्कृति में कई सप्ताह लग सकते हैं - इसलिए रोगी प्रतीक्षा करने में सक्षम नहीं हो सकता है। वांछित अंग. जब एक अंग को दूसरे व्यक्ति से प्रत्यारोपित किया जाता है, तो आमतौर पर दस में से केवल एक ही अंग प्राप्त करने के लिए अपनी बारी का इंतजार कर पाता है, बाकी मर जाते हैं। लेकिन पर्याप्त कोशिकाओं को देखते हुए बायोप्रिंटिंग तकनीक को अंग बनाने में कुछ ही घंटे लग सकते हैं।

छपाई के दौरान कृत्रिम अंग को खिलाने जैसी समस्याओं का समाधान करना होगा। जाहिर है, प्रिंटर को सभी जहाजों और केशिकाओं के साथ एक अंग को प्रिंट करना चाहिए, जिसके माध्यम से मुद्रण प्रक्रिया के दौरान पहले से ही पोषक तत्वों की आपूर्ति की जानी चाहिए (हालांकि, जैसा कि गैबोर फोर्गाच के प्रयोगों से पता चला है, कम से कम कुछ अंग स्वयं केशिकाओं का निर्माण करने में सक्षम हैं)। इसके अलावा, अंग को कुछ घंटों से अधिक समय में मुद्रित नहीं किया जाना चाहिए - इसलिए, सेल अनुलग्नकों की ताकत बढ़ाने के लिए, बंधन समाधान में कोलेजन प्रोटीन जोड़ना माना जाता है।

वैज्ञानिकों के पूर्वानुमान के अनुसार, कुछ वर्षों में क्लीनिकों में बायोप्रिंटर दिखाई देंगे। खुलने वाली संभावनाएं बहुत बड़ी हैं।

इस तकनीक से छपाई के लिए जटिल अंगबड़ी संख्या में कोशिकाओं से मिलकर, विभिन्न प्रकार की स्याही वाले कारतूस की आवश्यकता होती है। हालांकि, अमेरिकी कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय (कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय) में डॉ. फिल कैंपबेल और उनके सहयोगियों, विशेष रूप से, रोबोटिक्स के प्रोफेसर ली वीस - जो बायोप्रिंटिंग के साथ भी प्रयोग कर रहे हैं - स्याही के प्रकारों की संख्या को कम करने का एक तरीका लेकर आए हैं। परिणामी अंग को नुकसान पहुंचाए बिना।

ऐसा करने के लिए, उन्होंने बायोफ्लॉवर में से एक के रूप में बीएमपी-2 वृद्धि कारक वाले समाधान का उपयोग करने का सुझाव दिया। एक अन्य बायोकलर के रूप में, चूहों के पैरों की मांसपेशियों से प्राप्त स्टेम सेल का उपयोग किया गया था।

इसके बाद, 750 माइक्रोमीटर के पक्षों वाले चार वर्गों को प्रिंटर द्वारा ग्लास पर लागू किया गया - उनमें से प्रत्येक में वृद्धि हार्मोन की एकाग्रता अलग थी। विकास कारक वाले क्षेत्रों में पाई जाने वाली स्टेम कोशिकाएँ कोशिकाओं में बदलने लगीं हड्डी का ऊतक. और BMP-2 की सघनता जितनी अधिक होगी, विभेदित कोशिकाओं की "फसल" उतनी ही अधिक होगी। इस विकास पथ के बाद से स्टेम कोशिकाएं जो स्वच्छ क्षेत्रों में समाप्त हो गईं, मांसपेशियों की कोशिकाओं में बदल गईं स्टेम कोशिकाडिफ़ॉल्ट रूप से चयन करता है।

पहले की कोशिकाएँ विभिन्न प्रकारअलग से उगाया। लेकिन, वैज्ञानिक के अनुसार, कोशिकाओं की सह-खेती इस तकनीक को प्राकृतिक के करीब बनाती है। "आप सब्सट्रेट की एक संरचना बना सकते हैं जिसमें एक छोर हड्डी विकसित करता है, दूसरा छोर कण्डरा विकसित करता है, और तीसरा मांसपेशियों का विकास करता है। यह आपको ऊतक पुनर्जनन पर अधिक नियंत्रण देता है," काम के लेखक कहते हैं। साथ ही, केवल दो प्रकार की स्याही का उपयोग किया जाएगा - जो बायोप्रिंटर के डिजाइन को सरल करता है।

सेलुलर संरचनाओं में नियंत्रित परिवर्तनों की समस्या में रूस के वैज्ञानिक भी रुचि रखते हैं। वैज्ञानिक निकोलाई एड्रेनोव ने टिप्पणी की, "आज, स्टेम सेल से ऊतकों की खेती से संबंधित बहुत सारे विकास किए जा रहे हैं।" -- सर्वोत्तम परिणामबढ़ने पर वैज्ञानिकों ने हासिल किया है उपकला ऊतकक्योंकि इसकी कोशिकाएं बहुत तेजी से विभाजित हो रही हैं। और अब शोधकर्ता बनाने के लिए स्टेम सेल का उपयोग करने की कोशिश कर रहे हैं स्नायु तंत्र, जिनकी कोशिकाओं में विवोबहुत धीरे-धीरे ठीक हो रहे हैं।

साथ ही, प्रिंटर विकसित करने वाले ली वीस के अनुसार, उनकी तकनीक अभी भी औद्योगिक कार्यान्वयन से दूर है। इसके अलावा, जीव विज्ञान के ज्ञान का विस्तार करने में कोई दिक्कत नहीं होगी। "मैं काफी जटिल चीजों को प्रिंट कर सकता हूं। लेकिन शायद (इस तकनीक के लिए) सबसे बड़े सीमित कारकों में से एक जीव विज्ञान को समझना है। आपको यह जानने की जरूरत है कि वास्तव में क्या प्रिंट करना है।" अलेक्जेंडर रेविशिन, जैविक विज्ञान के उम्मीदवार, रूसी विज्ञान अकादमी के विकास जीव विज्ञान संस्थान के वरिष्ठ शोधकर्ता, एक और समस्या की ओर इशारा करते हैं। "सैद्धांतिक रूप से," सेल स्याही "के साथ मुद्रण ऊतक संभव है, लेकिन तकनीक अभी भी अपूर्ण है," उन्होंने कहा। एक ट्यूमर में परिवर्तन। स्टेम सेल बायोप्रिंटर अंग

लेकिन, उम्मीद करते हैं कि आने वाले वर्षों में तकनीक विकसित हो जाएगी।

वैज्ञानिकों ने मानव और सुअर का पहला काइमेरा बनाया है - इस प्रयोग का वर्णन करने वाला एक लेख 26 जनवरी को वैज्ञानिक पत्रिका सेल में प्रकाशित हुआ था। सल्क इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकल रिसर्च (यूएसए) के प्रोफेसर जुआन कार्लोस इस्पिसुआ बेलमोंटे के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने 28 दिनों के लिए एक सुअर के शरीर में मानव स्टेम कोशिकाओं वाले भ्रूण का विकास किया। दो हजार संकर भ्रूणों में से 186 जीवों में विकसित हुए जिनमें मानव भागदस हजार कोशिकाओं में एक था।

काइमेरा ऐसे जीव हैं जिनका नाम एक राक्षस के नाम पर रखा गया है ग्रीक मिथक, जो एक बकरी, एक शेर और एक सांप को जोड़ता है, दो जानवरों की आनुवंशिक सामग्री को मिलाकर प्राप्त किया जाता है, लेकिन डीएनए पुनर्संयोजन के बिना (यानी, आनुवंशिक जानकारी का आदान-प्रदान जो तब होता है जब एक बच्चे की कल्पना की जाती है)। नतीजतन, काइमेरा में आनुवंशिक रूप से भिन्न कोशिकाओं के दो सेट होते हैं, लेकिन वे कार्य करते हैं पूरा अंगवाद. प्रयोग में, जिसके बारे में सेल लिखता है, वैज्ञानिकों ने एक गर्भवती सूअर से भ्रूण को हटा दिया और उनमें प्रेरित मानव स्टेम सेल लगाए, जिसके बाद भ्रूण को सुअर के शरीर में विकसित करने के लिए वापस भेज दिया गया। चिमेरों को पैदा होने की अनुमति नहीं थी - उन्होंने उनसे दूसरे के लिए छुटकारा पा लिया प्राथमिक अवस्थामहिला गर्भावस्था।

वैज्ञानिकों को संकर जीवों की आवश्यकता क्यों है?

अंगों के लिए आला

प्रयोग के मुख्य लक्ष्यों में से एक जानवरों में मानव अंगों को विकसित करना है। कुछ रोगी ⁠प्रत्यारोपण के लिए वर्षों तक प्रतीक्षा करते हैं, और इस तरह जैविक सामग्री के निर्माण से हजारों लोगों की जान बचाई जा सकती है। "हम अभी भी इससे दूर हैं, लेकिन पहला और महत्वपूर्ण कदम उठाया गया है," इस्पिसुआ बेलमोंटे कहते हैं। रोगी की अपनी कोशिकाओं से काइमेरा में विकसित एक मानव अंग रोगी के शरीर द्वारा प्रत्यारोपण अस्वीकृति की समस्या को हल करेगा, क्योंकि यह उसकी अपनी कोशिकाओं से विकसित होगा।
वैज्ञानिक जीन एडिटिंग (अर्थात् एक अभिनव तरीके से CRISPR Cas9)। प्रारंभ में, एक पशु भ्रूण के डीएनए को बदल दिया जाएगा ताकि वह हृदय या यकृत जैसे आवश्यक अंग विकसित न कर सके। यह "आला" मानव स्टेम सेल द्वारा भरा जाएगा।

प्रयोगों से पता चलता है कि काइमेरा में लगभग किसी भी अंग का निर्माण किया जा सकता है - यहां तक ​​कि एक प्रायोगिक जानवर के लिए प्रदान नहीं किया जाता है। वैज्ञानिकों के एक ही समूह द्वारा किए गए एक अन्य प्रयोग से पता चला है कि चूहे के शरीर में चूहे के स्टेम कोशिकाओं का जलसेक एक पित्ताशय की थैली को विकसित करना संभव बनाता है, हालांकि चूहों में यह अंग विकासशील रूप से नहीं होता है।

2010 में वापस, जापानी वैज्ञानिकों ने उसी तरह एक चूहे के लिए अग्न्याशय बनाया। इस्पिसुआ बेलमोंटे की टीम चूहों में चूहे का दिल और आंखें विकसित करने में भी सक्षम थी। 25 जनवरी को, उनके एक सहयोगी ने नेचर पत्रिका में एक लेख में बताया कि उनके समूह ने एक चूहे में एक चूहे के अग्न्याशय को विकसित करने और इसे सफलतापूर्वक ट्रांसप्लांट करने के लिए उल्टा प्रयोग करने में सफलता प्राप्त की थी। अंग ने एक वर्ष से अधिक समय तक ठीक से काम किया।

चिमेरस के साथ प्रयोग की सफलता के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है सही अनुपातजुड़े जीवों के आकार। उदाहरण के लिए, पहले वैज्ञानिकों ने सूअरों और चूहों के काइमेरा बनाने की कोशिश की, लेकिन प्रयोग असफल रहा। मनुष्य, गाय और सूअर बहुत अधिक संगत हैं। इज़्पिसुआ बेलमोंटे की टीम ने एक मानव के साथ एक काइमेरा बनाने के लिए एक सुअर का उपयोग करने का विकल्प चुना, सिर्फ इसलिए कि गायों की तुलना में बाद का उपयोग करना सस्ता है।

हमारे बीच संकर

इतिहास में सूअरों सहित जानवरों से शरीर के कुछ हिस्सों के लोगों को प्रत्यारोपण के मामले ज्ञात हैं। 19 वीं शताब्दी में वापस, अमेरिकी डॉक्टर रिचर्ड किसम ने एक युवक की आंख के कॉर्निया का सफलतापूर्वक प्रत्यारोपण किया, जिसे उसने छह महीने के पिगलेट से लिया था। लेकिन चिमेरस का पूर्ण निर्माण 1960 के दशक में शुरू हुआ, जब अमेरिकी वैज्ञानिक बीट्राइस मिंट्ज़ ने दो अलग-अलग प्रकार के चूहों - सफेद और काले रंग की कोशिकाओं को मिलाकर प्रयोगशाला में पहला संकर जीव प्राप्त किया। थोड़ी देर बाद, एक अन्य वैज्ञानिक, फ्रांसीसी महिला निकोल ले डोइरिन ने चिकन और बटेर भ्रूण की रोगाणु परतों को जोड़ा और 1973 में एक संकर जीव के विकास पर एक काम प्रकाशित किया। 1988 में, स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के इरविंग वीज़मैन ने एक मानव प्रतिरक्षा प्रणाली (एड्स अनुसंधान के लिए) के साथ एक माउस बनाया और बाद में तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के लिए मानव स्टेम कोशिकाओं को माउस मस्तिष्क में प्रत्यारोपित किया। 2012 में, पहले प्राइमेट चिमेरों का जन्म हुआ: में राष्ट्रीय केंद्रओरेगॉन में प्राइमेट्स के एक अध्ययन में वैज्ञानिकों ने छह अलग-अलग डीएनए वाले बंदर बनाए हैं।

इसके अलावा, इतिहास पहले से ही चिमेरा लोगों के मामलों को जानता है, हालांकि समाज उन्हें ऐसा नहीं कहता है, और वे स्वयं इसके बारे में नहीं जानते होंगे। 2002 में बोस्टन निवासी करेन कीगन का निधन हुआ आनुवंशिक परीक्षणयह निर्धारित करने के लिए कि क्या वह अपने किसी रिश्तेदार से गुर्दा प्रत्यारोपण प्राप्त कर सकती है। परीक्षणों ने असंभव दिखाया: रोगी का डीएनए उसके जैविक पुत्रों के डीएनए से मेल नहीं खाता। यह पता चला कि कीगन को जन्मजात काइमेरावाद था, जो निषेचन प्रक्रिया में खराबी के परिणामस्वरूप भ्रूण में विकसित होता है: उसके शरीर में दो आनुवंशिक सेट होते हैं, एक रक्त कोशिकाओं में, दूसरा उसके शरीर के ऊतकों में कोशिकाओं में।

औपचारिक रूप से, एक काइमेरा को एक ऐसे व्यक्ति भी कहा जा सकता है जिसे किसी और के साथ प्रत्यारोपित किया गया हो अस्थि मज्जा, उदाहरण के लिए ल्यूकेमिया के उपचार में। कुछ मामलों में, ऐसे रोगी के रक्त में आप उसके मूल डीएनए और दाता डीएनए दोनों के साथ कोशिकाएं पा सकते हैं। एक अन्य उदाहरण तथाकथित माइक्रोचिमेरावाद है। एक गर्भवती महिला के शरीर में, अपने जीनोम को ले जाने वाली भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की गति को गर्भवती माँ के अंगों - गुर्दे, यकृत, फेफड़े, हृदय और यहाँ तक कि मस्तिष्क में देखा जा सकता है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि ऐसा लगभग हर गर्भावस्था के साथ हो सकता है और ऐसी कोशिकाएं एक महिला के पूरे जीवन में एक नए स्थान पर रह सकती हैं।

लेकिन इन सभी मामलों में, काइमेरा दो लोगों से बनता है (स्वाभाविक रूप से या नहीं)। एक और बात है आदमी और जानवर का मेल। जानवरों से इंसानों में टिश्यू ट्रांसप्लांट करना उन्हें नई बीमारियों के प्रति संवेदनशील बना सकता है, यही वजह है कि हमारे रोग प्रतिरोधक तंत्रतैयार नहीं है। बहुत से लोग चेतना के स्तर में वृद्धि तक जानवरों को मानवीय गुणों से संपन्न करने की संभावना से भयभीत हैं। वैज्ञानिक समाज और अधिकारियों को आश्वस्त करने की कोशिश कर रहे हैं कि इस तरह के प्रयोगों को प्रयोगशालाओं द्वारा सख्ती से नियंत्रित किया जाएगा और केवल अच्छे के लिए ही इस्तेमाल किया जाएगा। यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (NIH) ने कभी भी इस तरह के शोध को अनैतिक बताते हुए वित्त पोषित नहीं किया है। लेकिन अगस्त 2016 में, एनआईएच के प्रतिनिधियों ने कहा कि वे अधिस्थगन की समीक्षा कर सकते हैं (निर्णय अभी तक नहीं किया गया है)।

NIH के विपरीत, अमेरिकी सेना उदारतापूर्वक ऐसे प्रयोगों को वित्तपोषित करती है। मिनेसोटा विश्वविद्यालय के एक हृदय रोग विशेषज्ञ डैनियल गेरी ने कहा कि उनकी चिमेरा परियोजना, जिसने एक अन्य जानवर से दिल के साथ एक सुअर बनाया, को हाल ही में एक सुअर में मानव हृदय विकसित करने के प्रयोगों के लिए सेना से $ 1.4 मिलियन का अनुदान मिला।

लेख के विषय की चर्चा शुरू करने से पहले, मैं बनाना चाहता हूँ छोटा विषयांतरजो मानव शरीर है। इससे यह समझने में मदद मिलेगी कि किसी जटिल व्यवस्था में किसी कड़ी का काम कितना महत्वपूर्ण है। मानव शरीरविफलता के मामले में क्या हो सकता है, और आधुनिक चिकित्सा कैसे किसी अंग के विफल होने पर समस्याओं को हल करने की कोशिश करती है।

एक जैविक प्रणाली के रूप में मानव शरीर

मानव शरीर एक विशेष संरचना के साथ एक जटिल जैविक प्रणाली है और विशिष्ट कार्यों के साथ संपन्न है। इस व्यवस्था में संगठन के कई स्तर होते हैं। उच्च एकीकरण जीव स्तर है। अगले अवरोही क्रम में संगठन के प्रणालीगत, अंग, ऊतक, सेलुलर और आणविक स्तर हैं। तंत्र के सभी स्तरों का समन्वित कार्य निर्भर करता है सामंजस्यपूर्ण कार्यसंपूर्ण मानव शरीर।
यदि कुछ अंग या अंगों की प्रणाली ठीक से काम नहीं करती है, तो उल्लंघन अधिक चिंता का विषय है निचले स्तरऊतक और कोशिकाओं जैसे संगठन।

सूक्ष्म स्तरपहली ईंट है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, संपूर्ण मानव शरीर, सभी जीवित चीजों की तरह, अनगिनत अणुओं से बना है।

सेलुलर स्तर की कल्पना अणुओं की एक विविध संरचना के रूप में की जा सकती है जो विभिन्न कोशिकाओं का निर्माण करते हैं।

विभिन्न आकृति विज्ञान और कार्यप्रणाली के ऊतकों में संयुक्त कोशिकाएं ऊतक स्तर बनाती हैं।

मानव अंग विभिन्न प्रकार के ऊतकों से बने होते हैं। वे किसी भी अंग के सामान्य कामकाज को सुनिश्चित करते हैं। यह संगठन का अंग स्तर है।

अगला स्तरसंगठन - प्रणालीगत। कुछ शारीरिक रूप से संयुक्त अंग एक अधिक जटिल कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, पाचन तंत्र, को मिलाकर विभिन्न निकाय, शरीर में प्रवेश करने वाले भोजन के पाचन, पाचन उत्पादों के अवशोषण और अप्रयुक्त अवशेषों को हटाने को सुनिश्चित करता है।
और संगठन का उच्चतम स्तर जीवधारी स्तर है। शरीर के सभी सिस्टम और सबसिस्टम वेल-ट्यून्ड के रूप में काम करते हैं संगीत के उपकरण. स्व-नियमन के तंत्र के कारण सभी स्तरों का समन्वित कार्य प्राप्त होता है, अर्थात। विभिन्न जैविक संकेतकों के एक निश्चित स्तर पर समर्थन। किसी भी स्तर के कार्य में जरा सा भी असंतुलन होने पर मानव शरीर रुक-रुक कर कार्य करने लगता है।

स्टेम सेल क्या हैं?

1908 में रूसी हिस्टोलॉजिस्ट ए। मेक्सिमोव द्वारा "स्टेम सेल" शब्द को विज्ञान में पेश किया गया था। स्टेम सेल (SCs) गैर-विशिष्ट कोशिकाएँ हैं। उन्हें अपरिपक्व कोशिकाएं भी माना जाता है। वे मनुष्यों सहित लगभग सभी बहुकोशिकीय जीवों में पाए जाते हैं। कोशिकाएँ विभाजित होकर स्वयं को पुन: उत्पन्न करती हैं। वे विशेष कोशिकाओं में बदलने में सक्षम हैं, अर्थात उनसे विभिन्न ऊतक और अंग बन सकते हैं।

अधिकांश एक बड़ी संख्या कीशिशुओं और बच्चों में एससी, किशोरावस्था में शरीर में स्टेम सेल की संख्या 10 गुना कम हो जाती है, और परिपक्व उम्र- 50 बार! उम्र बढ़ने के साथ-साथ अनुसूचित जाति की संख्या में उल्लेखनीय कमी आई है गंभीर रोगशरीर की खुद को ठीक करने की क्षमता को कम कर देता है। इससे एक अप्रिय निष्कर्ष निकलता है: कई की महत्वपूर्ण गतिविधि महत्वपूर्ण प्रणालीअंग कम हो जाते हैं।

स्टेम सेल और दवा का भविष्य

चिकित्सा वैज्ञानिकों ने लंबे समय से एससी की प्लास्टिसिटी और मानव शरीर के विभिन्न ऊतकों और अंगों को विकसित करने की सैद्धांतिक संभावना पर ध्यान दिया है। अनुसूचित जाति के गुणों के अध्ययन पर कार्य पिछली शताब्दी के उत्तरार्ध में शुरू हुआ। हमेशा की तरह, पहला अध्ययन प्रयोगशाला जानवरों पर किया गया। हमारी शताब्दी की शुरुआत तक, मानव ऊतकों और अंगों के विकास के लिए एससी का उपयोग करने का प्रयास शुरू हुआ। मैं इस दिशा में सबसे दिलचस्प परिणामों के बारे में बात करना चाहता हूं।

2004 में जापानी वैज्ञानिक केशिका विकसित करने में कामयाब रहे रक्त वाहिकाएंएससी से।

अगले वर्ष, फ्लोरिडा स्टेट यूनिवर्सिटी के अमेरिकी शोधकर्ताओं ने एससी से मस्तिष्क कोशिकाओं को विकसित करने में कामयाबी हासिल की। वैज्ञानिकों ने कहा कि ऐसी कोशिकाएं मस्तिष्क में प्रत्यारोपित करने में सक्षम होती हैं और उनका उपयोग पार्किंसंस और अल्जाइमर जैसी बीमारियों के इलाज में किया जा सकता है।

2006 में, ज्यूरिख विश्वविद्यालय के स्विस वैज्ञानिकों ने अपनी प्रयोगशाला में मानव हृदय के वाल्व विकसित किए। इस प्रयोग के लिए एमनियोटिक द्रव से एससी का इस्तेमाल किया गया। डॉ. एस. होर्स्ट्रैप का मानना ​​है कि इस तकनीक का उपयोग हृदय दोष वाले अजन्मे बच्चे के लिए हृदय वाल्व विकसित करने के लिए किया जा सकता है। जन्म के बाद, बच्चे को एमनियोटिक द्रव स्टेम सेल से विकसित नए वाल्व के साथ प्रत्यारोपित किया जा सकता है।

उसी साल अमेरिकी डॉक्टरों ने प्रयोगशाला में एक पूरा अंग विकसित किया - मूत्राशय. एससी उस व्यक्ति से लिए गए थे जिसके लिए यह अंग उगाया गया था। इंस्टीट्यूट ऑफ रीजेनरेटिव मेडिसिन के निदेशक डॉ. ई. अटाला ने कहा कि कोशिकाओं और विशेष पदार्थों को अंदर रखा जाता है विशेष रूप, जो कई हफ्तों तक इनक्यूबेटर में रहता है। उसके बाद, तैयार अंग रोगी को प्रत्यारोपित किया जाता है। इस तरह के ऑपरेशन अब हमेशा की तरह किए जाते हैं।

2007 में, योकोहामा में अंतर्राष्ट्रीय चिकित्सा संगोष्ठी में, टोक्यो विश्वविद्यालय के जापानी विशेषज्ञों द्वारा एक अद्भुत वैज्ञानिक प्रयोग पर एक रिपोर्ट प्रस्तुत की गई थी। कॉर्निया से लिए गए एक स्टेम सेल से और एक पोषक माध्यम में रखे जाने से, एक नया कॉर्निया विकसित करना संभव था। वैज्ञानिक नैदानिक ​​अनुसंधान शुरू करने और आंखों के उपचार में इस तकनीक को आगे लागू करने का इरादा रखते हैं।

जापानी एक कोशिका से दांत उगाने में हाथ बँटाते हैं। एससी को एक कोलेजन पाड़ पर प्रत्यारोपित किया गया और प्रयोग शुरू हुआ। बढ़ने के बाद, दांत प्राकृतिक जैसा दिखता था और उसमें डेंटिन, वेसल्स, इनेमल आदि सहित सभी घटक होते थे। दाँत को एक प्रयोगशाला माउस में प्रत्यारोपित किया गया था, और यह जीवित रहा और सामान्य रूप से कार्य करता रहा। जापानी वैज्ञानिक एक एकल एससी से दांत उगाने में इस विधि का उपयोग करने के लिए बड़ी संभावनाएं देखते हैं, इसके बाद इसे सेल होस्ट में ट्रांसप्लांट किया जाता है।

क्योटो विश्वविद्यालय के जापानी डॉक्टरों ने गुर्दे, अधिवृक्क ग्रंथियों के ऊतकों और एससी से वृक्क नलिका का एक टुकड़ा प्राप्त करने में सफलता प्राप्त की।

हर साल दुनिया भर में लाखों लोग दिल, दिमाग, किडनी, लिवर, मांसपेशीय दुर्विकासआदि। स्टेम सेल इनके इलाज में मदद कर सकते हैं। हालांकि, एक क्षण ऐसा भी है जो स्टेम सेल के उपयोग को धीमा कर सकता है मेडिकल अभ्यास करनाएक अंतरराष्ट्रीय की अनुपस्थिति है वैधानिक ढाँचा: सामग्री कहाँ से ली जा सकती है, इसे कितने समय तक संग्रहीत किया जा सकता है, SC का उपयोग करते समय रोगी और उसके डॉक्टर को कैसे बातचीत करनी चाहिए।

संभवतः, चिकित्सा प्रयोगों का संचालन और ऐसे कानून का विकास साथ-साथ चलना चाहिए।

) तकनीक का उपयोग मनुष्यों में नहीं किया जाता है, लेकिन इस क्षेत्र में सक्रिय विकास और प्रयोग हो रहे हैं। शुमाकोव के नाम पर फेडरल साइंटिफिक सेंटर फॉर ट्रांसप्लांटेशन एंड आर्टिफिशियल ऑर्गन्स के निदेशक प्रोफेसर सर्गेई गौथियर के अनुसार, अंग की खेती 10-15 वर्षों में उपलब्ध हो जाएगी।

परिस्थिति

मानव अंगों की कृत्रिम खेती के विचार ने वैज्ञानिकों को आधी सदी से भी अधिक समय तक नहीं छोड़ा, उस समय से जब लोगों ने दाता अंगों का प्रत्यारोपण करना शुरू किया। यहां तक ​​​​कि रोगियों को अधिकांश अंग प्रत्यारोपण की संभावना के साथ, दान का मुद्दा वर्तमान में बहुत तीव्र है। कई मरीज अपने अंग का इंतजार किए बिना ही मर जाते हैं। कृत्रिम खेतीअंग लाखों लोगों की जान बचा सकते हैं। पुनर्योजी चिकित्सा के तरीकों के माध्यम से इस दिशा में कुछ प्रगति पहले ही हासिल की जा चुकी है।

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टिप्पणियाँ

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010।

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