Când încep să crească organe. Creșterea organelor artificiale

Medicina modernă poate face adevărate minuni. În fiecare an, oamenii de știință găsesc din ce în ce mai multe metode noi de terapie pentru diferite afecțiuni patologice, iar cele mai recente realizări tehnice prezintă un interes deosebit. Medicii sunt siguri că foarte curând vor putea trata bolile la distanță, vor putea diagnostica întregul organism în câteva minute și vor putea preveni bolile folosind tehnologiile computerizate moderne. Și un lucru aparent fantastic, precum cultivarea organelor umane pentru transplant, devine treptat o realitate.

Până în prezent, oamenii de știință efectuează multe dezvoltări și cercetări active care se referă la organe corpul uman. Probabil că fiecare dintre noi a auzit asta în lumea modernă o cantitate mare oamenii au nevoie de transplant de organe sau țesuturi și nicio cantitate de materiale donatoare nu poate acoperi această nevoie. Prin urmare, oamenii de știință dezvoltă de câțiva ani tehnologii care pot face față unei astfel de situații. Și astăzi, dezvoltarea activă a metodei de „creștere” a organelor continuă. În acest caz, celulele stem ale corpului sunt folosite ca materie primă, capabile să se adapteze la caracteristicile oricărui organ.

Cultivarea artificială a organelor umane

Până în prezent, au fost deja inventate mai multe tehnologii pentru cultivarea activă a organelor din celule stem. În 2004, oamenii de știință au reușit să creeze vase capilare complet funcționale. Și în 2005, au fost crescute celule cu drepturi depline ale creierului și ale sistemului nervos. În 2006, medicii elvețieni au reușit să crească valvele cardiace, iar medicii britanici au reușit să crească celule ale țesutului hepatic. În același an, americanii au creat un organ cu drepturi depline - vezica urinară, iar în 2007 a fost obținută corneea ochiului. Un an mai târziu, oamenii de știință au reușit să crească o nouă inimă, folosind ca bază cadrul celei vechi. Pentru un astfel de experiment științific a fost folosită inima unui șobolan adult, care a fost plasată într-o soluție specială care a îndepărtat tot țesutul muscular din organ. Apoi, schela rezultată a fost însămânțată cu celule musculare cardiace obținute de la un șobolan nou-născut. Două săptămâni mai târziu, organul a devenit capabil să pompeze sânge.

Până în prezent, mulți medici sunt încrezători că în curând transplantul nu va mai fi o operație costisitoare pentru elită, va fi nevoie doar de o taxă nominală pentru obținerea unui organ.

Astfel, în ultimii ani, un număr de interventii chirurgicale transplant de trahee crescută artificial, pe care s-au aplicat celulele proprii ale pacientului izolate din măduva osoasă. Datorită unor astfel de celule, corpul primitorului nu respinge organul transplantat, în mod normal prinde rădăcini și se adaptează la noile condiții. Această operație permite pacienților să respire și să vorbească singuri din nou.

Creșterea organelor umane pentru transplant printr-o altă metodă

O alta realizare de ultimă generațieștiința poate fi numită imprimare 3D a organelor. O tehnică atât de minunată este efectuată folosind o mașină biochimică specială. Primele experimente au fost efectuate pe imprimante cu jet de cerneală clasice. Oamenii de știință au descoperit că celulele corpului uman au aceeași dimensiune ca picăturile de cerneală standard. Dacă traduceți aceste date în numere, obțineți o dimensiune de 10 microni. Și cu bioprinting, nouăzeci la sută din celule rămân viabile.

Până în prezent, specialiștii au reușit să imprime auriculare, valve cardiace și tuburi vasculare. Printre altele, o imprimantă 3D vă permite să creați țesut osos și chiar piele, potrivită pentru transplant ulterioar.

Imprimarea organelor se realizează folosind un hidrogel fotosensibil special, o umplutură specială cu pulbere sau lichid. Materialul de lucru este alimentat din dozator picătură cu picătură sau printr-un flux constant. Așa se creează țesuturile moi sau cartilaginoase. Pentru a obține un implant osos, se realizează fuziunea strat cu strat a polimerilor de origine naturală.

cultivare

Oamenii de știință britanici s-au confruntat cu problemele stomatologiei, sau mai degrabă ortodonția. Până în prezent, medicii dezvoltă în mod activ o tehnologie pentru restaurarea dinților pierduți - acest lucru implică faptul că dintele va fi crescut independent, direct în cavitatea bucală a pacientului.

La început, dentiștii vor crea un „germen dentar” folosind epiteliul gingiilor și celulele stem. Această manipulare se efectuează într-o eprubetă. Dupa ce celulele sunt stimulate cu un impuls special care le va face sa se transforme in tipul dorit de dinte. Apoi se formează un astfel de germen, aflat într-o eprubetă. Abia după aceea este plasat în interiorul cavității bucale. Acolo se implanteaza si ajunge singur la dimensiunea dorita.

Deci, astăzi nu există o singură varietate de țesuturi biologice pe care știința modernă să nu încerce să o crească. Dar, în ciuda succeselor obținute, nu este încă posibilă înlocuirea analogilor cultivați artificial - aceasta este o chestiune de viitor.

Rețete populare

Medicamentele tradiționale vor ajuta la evitarea necesității transplanturilor de organe. Ele pot fi utilizate pentru a trata o mare varietate de afecțiuni patologice, inclusiv insuficiență renală periculoasă, care necesită adesea un transplant de rinichi.

Cu asa stare patologică vindecătorii sfătuiesc să combine proporții egale de frunze de lingonberry zdrobite, semințe de in, flori de galbenele și iarbă violetă tricoloră. Preparați câteva linguri din colecția rezultată cu un litru de apă clocotită. Fierbeți un astfel de remediu timp de zece minute la un foc de putere minimă, apoi turnați-l într-un termos timp de douăsprezece ore. Băutura strecurată luați un sfert de jumătate de pahar de trei ori pe zi cu aproximativ o oră înainte de masă.

Fezabilitatea utilizării remediilor populare trebuie discutată cu medicul.

Ekaterina, www.site
Google

- Dragi cititori! Evidențiați greșeala găsită și apăsați Ctrl+Enter. Spune-ne ce este în neregulă.
- Vă rugăm să lăsați comentariul dvs. mai jos! Vă întrebăm! Trebuie să știm părerea ta! Mulțumesc! Mulțumesc!

Medicul de știință la locul de muncă

De mulți ani, oamenii de știință din întreaga lume au lucrat la crearea de țesuturi și organe de lucru din celule. Cea mai obișnuită practică este de a crește țesuturi noi din celule stem. Această tehnologie a fost dezvoltată de mulți ani și aduce în mod constant succes. Dar nu este încă posibil să se furnizeze pe deplin numărul necesar de organe, deoarece este posibil să crească un organ pentru un anumit pacient numai din celulele sale stem.

Oamenii de știință din Marea Britanie au reușit în ceea ce nimeni nu a reușit să facă până acum - să reprogrameze celulele și să crească un organ de lucru din ele. Acest lucru va permite în viitorul previzibil să furnizeze organe pentru transplant tuturor celor care au nevoie de el.

Organe în creștere din celule stem

Cultivarea organelor din celule stem este familiară medicilor de mult timp. Celulele stem sunt progenitorii tuturor celulelor corpului. Ele pot înlocui orice celule deteriorate și sunt menite să restaureze organismul. Numărul maxim al acestor celule apare la copii după naștere, iar odată cu vârsta, numărul lor scade. Prin urmare, treptat, capacitatea de autovindecare a organismului este redusă.

Multe organe pe deplin funcționale din celule stem au fost deja create în lume, de exemplu, în 2004, capilarele și vasele de sânge au fost create din ele în Japonia. Și în 2005, oamenii de știință americani au reușit să creeze celule cerebrale. Supapele au fost create în Elveția în 2006 inima de om din celule stem. În același 2006, țesutul hepatic a fost creat în Marea Britanie. Până astăzi, oamenii de știință s-au ocupat de aproape toate țesuturile corpului, chiar și de dinții crescuți.

Un experiment foarte curios a fost efectuat în SUA - au crescut o nouă inimă pe un cadru din cea veche. Inima donatorului a fost curățată de mușchi și a construit noi mușchi din celulele stem. Acest lucru elimină complet posibilitatea respingerii organului donator, deoarece acesta devine „al propriu”. Apropo, există sugestii că, ca cadru, va fi posibil să folosiți inima unui porc, care este anatomic foarte asemănătoare cu cea umană.

O nouă modalitate de a crește organe pentru transplant (video)

Principalul dezavantaj al metodei existente de creștere a organelor este necesitatea producerii lor de celule stem proprii ale pacientului. Nu orice pacient poate lua celule stem și, cu atât mai mult, nu toată lumea are celule congelate gata făcute. Dar recent, cercetătorii de la Universitatea din Edinburgh au reușit să reprogrameze celulele corpului în așa fel încât să le permită să crească organele necesare din ele. Potrivit prognozelor, utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii va fi posibilă în aproximativ 10 ani.

Capacitatea de a crește un organ uman într-o eprubetă și de a-l transplanta într-o persoană care are nevoie de un transplant este un vis de transplant. Oamenii de știință din întreaga lume lucrează la acest lucru și au învățat deja cum să facă țesuturi, copii mici de lucru ale organelor și, de fapt, ne rămâne foarte puțin înainte de ochii, plămânii și rinichii de rezervă cu drepturi depline. Până acum, organelele sunt folosite în principal în scopuri științifice, sunt cultivate pentru a înțelege cum funcționează organele, cum se dezvoltă bolile. Dar de la aceasta până la transplant, sunt doar câțiva pași. MedNovosti a colectat informatii despre cele mai promitatoare proiecte.

Plămânii. Oamenii de știință de la Universitatea din Texas au crescut plămâni umani într-un bioreactor. Adevărat, fără vase de sânge, astfel de plămâni nu sunt funcționali. Cu toate acestea, o echipă de oameni de știință de la Centrul Medical al Universității Columbia (New York) a obținut recent primul plămân funcțional din lume cu un sistem vascular perfuzat și sănătos ex vivo la rozătoare.

țesut al mușchiului inimii. Bioinginerii de la Universitatea din Michigan au reușit să crească o bucată de țesut muscular într-o eprubetă. Adevărat, o inimă făcută dintr-o astfel de țesătură nu va putea încă funcționa pe deplin, este de două ori mai slabă decât originalul. Cu toate acestea, acesta este cel mai puternic eșantion de țesut cardiac de până acum.

Oase. Compania israeliană de biotehnologie Bonus BioGroup a folosit scanări 3D pentru a crea o schelă osoasă asemănătoare unui gel înainte de însămânțare cu celule stem prelevate din grăsime. Oasele rezultate au fost transplantate cu succes la rozătoare. Sunt deja planificate experimente pentru a crește oase umane folosind aceeași tehnologie.

Țesuturile stomacului. Oamenii de știință conduși de James Wells de la Centrul Clinic Medical pentru Copii din Cincinnati, Ohio, au reușit să crească in vitro structuri tridimensionale ale stomacului uman folosind celule stem embrionare și din celule adulte pluripotente reprogramate în celule stem. Aceste structuri au fost capabile să producă toți acizii și enzimele digestive necesare unei persoane.

Oamenii de știință japonezi cresc un ochi într-o cutie Petri. Ochiul crescut artificial conținea principalele straturi ale retinei: epiteliul pigmentar, fotoreceptori, celule ganglionare și altele. Nu este încă posibil să-l transplantăm în întregime, dar transplantul de țesut este o direcție foarte promițătoare. Celulele stem embrionare au fost folosite ca materie primă.

Oamenii de știință Genentech cresc prostata dintr-o singură celulă. Biologii moleculari din California au reușit să crească un întreg organ dintr-o singură celulă.
Oamenii de știință au descoperit singura celulă stem puternică din țesutul de prostată care poate crește într-un organ întreg. Astfel de celule s-au dovedit a fi puțin mai puțin de 1% din numărul total. Într-un studiu pe 97 de șoareci, o astfel de celulă a fost transplantată sub rinichi, iar la 14 dintre aceștia a crescut o prostată cu drepturi depline, care poate funcționa normal. Biologii au descoperit exact aceeași populație de celule în prostata umană, totuși, la o concentrație de doar 0,2%.

valvele cardiace. Oamenii de știință elvețieni Dr. Simon Hoerstrup și Dorthe Schmidt de la Universitatea din Zurich au reușit să crească valve ale inimii umane folosind celule stem prelevate din lichidul amniotic. Acum, medicii vor putea să crească valve cardiace special pentru un copil nenăscut, dacă acesta are încă defecte cardiace în stare embrionară.

Pavilionul urechii. Folosind celule stem, oamenii de știință au crescut. Experimentul a fost realizat de cercetători de la Universitatea din Tokyo și Universitatea din Kyoto conduși de Thomas Cervantes.

Piele. Oamenii de știință de la Universitatea din Zurich (Elveția) și de la Spitalul Universitar de Copii din acest oraș au reușit pentru prima dată să crească pielea umană în laborator, pătrunsă de vasele de sânge și limfatice. Lamboul de piele rezultat este capabil să îndeplinească aproape complet funcția Piele sanatoasa pentru arsuri, defecte chirurgicale sau boli ale pielii.

Pancreas. Oamenii de știință au creat pentru prima dată capabili să producă insulină. O altă încercare de a vindeca diabetul de tip 1.

rinichi. Oamenii de știință de la Universitatea Australiană din Queensland au învățat cum să crească rinichi artificiali din celulele stem ale pielii. Până acum, acestea sunt doar organele mici de 1 cm, dar în ceea ce privește structura și funcționarea, sunt aproape identice cu rinichii unui adult.

Multe boli, inclusiv cele care amenință viața umană, sunt asociate cu tulburări în activitatea unui anumit organ (de exemplu, insuficiență renală, insuficiență cardiacă, diabet zaharat etc.). Nu în toate cazurile, aceste tulburări pot fi corectate folosind intervenții farmacologice sau chirurgicale tradiționale.

Acest articol oferă informații despre realizările existente în cultivarea organelor biologice.

Există o serie de modalități alternative de a restabili funcția organelor pacienților în cazul unei răni grave:

Stimularea proceselor de regenerare din organism. Pe lângă efectele farmacologice, practica folosește procedura de introducere a celulelor stem în organism, care au capacitatea de a se transforma în celule funcționale cu drepturi depline ale corpului. Rezultate pozitive au fost deja obținute în tratarea diferitelor boli cu celule stem, inclusiv a celor mai frecvente boli din societate, precum infarcturile, accidentele vasculare cerebrale, bolile neurodegenerative, diabetul și altele. Cu toate acestea, este clar că o astfel de metodă de tratament este aplicabilă numai pentru repararea unor leziuni relativ minore ale organelor.
Completarea funcțiilor organelor cu ajutorul dispozitivelor de origine nebiologică. Acestea pot fi dispozitive de dimensiuni mari la care pacienții sunt conectați pentru un anumit timp (de exemplu, aparate de hemodializă pentru insuficiență renală). Există și modele de dispozitive purtabile, sau dispozitive implantate în interiorul corpului (există opțiuni pentru a face acest lucru, lăsând propriul organ al pacientului, totuși, uneori acesta este îndepărtat, iar dispozitivul își preia complet funcțiile, ca și în cazul utilizării). inima artificială AbioCor). În unele cazuri, astfel de dispozitive sunt folosite în așteptarea apariției organului donor necesar. Până acum, analogii non-biologici sunt semnificativ inferiori în perfecțiune față de organele naturale.
Utilizarea organelor donatoare. Organele donatoare transplantate de la o persoană la alta sunt deja utilizate pe scară largă și uneori cu succes în practica clinică. Cu toate acestea, această direcție se confruntă cu o serie de probleme, cum ar fi o lipsă gravă de organe donatoare, problema respingerii unui organ străin de către sistemul imunitar etc. nu a fost pusă în practică. Cu toate acestea, cercetările sunt în curs de îmbunătățire a eficienței xenotransplantului, de exemplu, prin modificarea genetică.
Organe în creștere. Organele pot fi cultivate artificial atât în ​​corpul uman, cât și în afara corpului. În unele cazuri, este posibil să crească un organ din celulele persoanei căreia îi va fi transplantat. Au fost dezvoltate o serie de metode pentru creșterea organelor biologice, de exemplu, folosind dispozitive speciale care funcționează pe principiul unei imprimante 3D. Direcția luată în considerare include o propunere privind posibilitatea de creștere, de a înlocui un corp uman deteriorat cu un creier conservat, în mod independent organism în curs de dezvoltare, clonă - „plante” (cu capacitatea de a gândi dezactivată).
Dintre cele patru opțiuni enumerate pentru rezolvarea problemei insuficienței funcțiilor organelor, cultivarea lor poate fi cea mai naturală modalitate prin care organismul se recuperează după leziuni majore.

Realizări și perspective în cultivarea organelor individuale pentru nevoile medicinei

Cultivarea țesuturilor

Creșterea țesuturilor simple este o tehnologie care există deja și este folosită în practică.

Piele

Restaurarea zonelor deteriorate ale pielii este deja parte a practicii clinice. În unele cazuri, sunt folosite metode pentru a regenera pielea persoanei însăși, de exemplu, victima unei arsuri prin efecte speciale. Acesta este, de exemplu, dezvoltat de R.R. Rakhmatullin material bioplastic hyamatrix, sau biocol, dezvoltat de o echipă condusă de B.K. Gavrilyuk. Hidrogelurile speciale sunt, de asemenea, folosite pentru a crește pielea la locul arderii.

De asemenea, sunt dezvoltate metode pentru imprimarea fragmentelor de țesut cutanat folosind imprimante speciale. Astfel de tehnologii sunt create, de exemplu, de dezvoltatorii de la centrele americane de medicină regenerativă AFIRM și WFIRM.

Dr. Jorg Gerlach și colegii de la Institutul de Medicină Regenerativă de la Universitatea din Pittsburg au inventat un dispozitiv de grefare a pielii care va ajuta oamenii să se vindece mai repede de arsuri de diferite severități. Skin Gun pulverizează o soluție cu propriile sale celule stem pe pielea deteriorată a victimei. Pentru moment metoda noua tratamentul este într-un stadiu experimental, dar rezultatele sunt deja impresionante: arsurile severe se vindecă în doar câteva zile.

Oase

O echipă a Universității Columbia condusă de Gordana Vunjak-Novakovic a obținut din celule stem însămânțate pe o schelă un fragment osos similar cu cel al articulației temporomandibulare.

Oamenii de știință de la compania israeliană Bonus Biogroup (fondator și CEO - Pai Meretzki, Shai Meretzki) dezvoltă metode de creștere a osului uman din țesutul adipos al unui pacient obținut prin liposucție. Osul crescut în acest fel a fost deja transplantat cu succes în laba unui șobolan.

Dintii

Oamenii de știință italieni de la Universitatea din Udine au reușit să arate că o populație de celule stem mezenchimale obținute dintr-o singură celulă de țesut adipos in vitro, chiar și în absența unei matrice sau a unui substrat structural specific, poate fi diferențiată într-o structură asemănătoare cu un germen dentar. .

La Universitatea din Tokyo, oamenii de știință au crescut dinți cu drepturi depline din celule stem de șoarece, care conțin oase dentare și fibre conjunctive și i-au transplantat cu succes în fălcile animalelor.

cartilaj

Specialiștii de la Columbia University Medical Center (Columbia University Medical Center), conduși de Jeremy Mao (Jeremy Mao) au reușit să obțină recuperarea cartilaj articular iepuri.

În primul rând, cercetătorii au îndepărtat țesutul cartilajului articulației umărului de la animale, precum și stratul de țesut osos subiacent. Apoi, schele de colagen au fost plasate în locul țesuturilor îndepărtate.

La acele animale ale căror schele conțineau un factor de creștere transformator, o proteină care controlează diferențierea și creșterea celulelor, țesutul osos și cartilajului de pe humerus a fost reformat, iar mișcarea în articulație a fost complet restaurată.

Un grup de oameni de știință americani de la Universitatea Texas din Austin a reușit să creeze țesut cartilaginos cu proprietăți mecanice și compoziție a matricei extracelulare care se modifică în diferite zone.

În 1997, chirurgul Jay Vscanti de la Massachusetts General Hospital din Boston a reușit pe spatele unui șoarece urechea umană folosind celulele cartilajului.

Medicii de la Universitatea Johns Hopkins au îndepărtat o ureche afectată de tumoră și o parte a osului cranian de la o femeie de 42 de ani, bolnavă de cancer. Folosind cartilajul din piept, pielea și vasele de sânge din alte părți ale corpului pacientului, i-au crescut o ureche artificială pe brațul ei și apoi i-au transplantat-o ​​la locul potrivit.

Vasele

Cercetătorii din grupul profesorului Ying Zheng (Ying Zheng) au cultivat vase cu drepturi depline în laborator, după ce au învățat să-și controleze creșterea și să formeze structuri complexe din ele. Vasele formează ramuri, reacționează normal la substanțele constrângătoare, transportând sânge chiar și prin colțuri ascuțite.

Oamenii de știință conduși de președintele Universității Rice Jennifer West și fiziologul molecular Mary Dickinson de la Colegiul de Medicină Baylor (BCM) și-au găsit calea de a crește vasele de sânge, inclusiv capilarele, folosind ca material de bază polietilenglicolul (PEG) - un plastic netoxic. Oamenii de știință au modificat PEG pentru a imita matricea extracelulară a corpului.

Apoi l-au combinat cu două tipuri de celule necesare pentru a forma vase de sânge. Folosind lumina pentru a transforma firele de polimer PEG într-un gel tridimensional, au creat un hidrogel moale care conține celule vii și factori de creștere. Drept urmare, oamenii de știință au reușit să observe modul în care celulele formează încet capilare în întreaga masă de gel.

Pentru a testa noile rețele de vase de sânge, oamenii de știință au implantat hidrogeluri în corneea șoarecilor, unde nu există alimentare naturală cu sânge. Introducerea colorantului în sângele animalelor a confirmat existența unui flux sanguin normal în capilarele nou formate.

Medicii suedezi de la Universitatea din Göteborg, conduși de profesorul Suchitra Sumitran-Holgersson, au efectuat primul transplant din lume al unei vene crescute din celulele stem ale unui pacient.

O secțiune a venei iliace de aproximativ 9 centimetri lungime, obținută de la un donator decedat, a fost curățată de celulele donatorului. Celulele stem ale fetei au fost plasate în interiorul schelei de proteine ​​rămase. Două săptămâni mai târziu, a fost efectuată o operație pentru transplantul unei vene cu mușchi netezi și endoteliu crescut în ea.

A trecut mai bine de un an de la operație, în sângele pacientului nu s-au găsit anticorpi împotriva transplantului, iar starea de sănătate a copilului s-a îmbunătățit.

muşchii

Cercetătorii de la Institutul Politehnic din Worcester (SUA) au reparat cu succes o rană mare din țesutul muscular la șoareci prin creșterea și implantarea de microfilamente constând dintr-o fibrină polimerică proteică acoperită cu un strat de celule musculare umane.

Oamenii de știință israelieni de la Institutul de Tehnologie Technion-Israel gradul necesar vascularizația și organizarea țesuturilor in vitro, ceea ce îmbunătățește supraviețuirea și integrarea unui implant muscular vascularizat prin inginerie tisulară în corpul primitorului.

Sânge

Cercetătorii de la Universitatea Pierre și Marie Curie din Paris, conduși de Luc Douay, au testat cu succes sânge artificial crescut din celule stem pe voluntari umani, pentru prima dată în lume.

Fiecare dintre participanții la experiment a primit 10 miliarde de globule roșii, ceea ce echivalează cu aproximativ doi mililitri de sânge. Ratele de supraviețuire ale celulelor rezultate au fost comparabile cu cele ale eritrocitelor convenționale.

Măduvă osoasă

O măduvă osoasă artificială concepută pentru producerea in vitro de celule sanguine a fost creată cu succes pentru prima dată de cercetătorii de la Laboratorul de Inginerie Chimică de la Universitatea din Michigan, condus de Nicholas Kotov. Cu ajutorul acestuia, este deja posibilă obținerea de celule stem hematopoietice și limfocite B - celule ale sistemului imunitar care produc anticorpi.

cultivare organe complexe

Vezica urinara

Dr. Anthony Atala și colegii săi de la Universitatea Wake Forest din SUA cresc vezica urinară din celulele proprii ale pacienților și le transplantează la pacienți. Au selectat mai mulți pacienți și le-au luat o biopsie a vezicii urinare - mostre de fibre musculare și celule uroteliale. Aceste celule au proliferat timp de șapte până la opt săptămâni în cutii Petri pe o bază în formă de bule. Apoi organele crescute în acest fel au fost cusute în corpurile pacienților. Urmăririle pacienților de-a lungul mai multor ani au arătat că organele au funcționat bine, fără efectele negative ale tratamentelor mai vechi. De fapt, aceasta este prima dată când un organ suficient de complex, mai degrabă decât țesuturile simple precum pielea și oasele, a fost crescut artificial in vitro și transplantat într-un corp uman. Această echipă dezvoltă, de asemenea, metode pentru creșterea altor țesuturi și organe.

Trahee

Chirurgii spanioli au efectuat primul transplant din lume de trahee crescută din celule stem ale unei paciente, Claudia Castillo, în vârstă de 30 de ani. Organul a fost crescut la Universitatea din Bristol folosind o schelă donatoare de fibre de colagen. Operația a fost efectuată de profesorul Paolo Macchiarini de la Spitalul Clínic din Barcelona.

Profesorul Macchiarini colaborează activ cu cercetătorii ruși, ceea ce a făcut posibilă efectuarea primelor operații de transplantare a traheei crescute în Rusia.

rinichi

Advanced Cell Technology a raportat în 2002 că au crescut cu succes un rinichi complet dintr-o singură celulă luată de la urechea unei vaci, folosind tehnologia de clonare pentru a obține celule stem. Folosind o substanță specială, celulele stem au fost transformate în celule de rinichi.

Țesutul a fost crescut pe o schelă făcută dintr-un material care se autodistruge creat la Harvard Medical School și având forma unui rinichi obișnuit.

Rinichii rezultați, de aproximativ 5 cm lungime, au fost implantați în vacă lângă organele principale. Drept urmare, rinichiul artificial a început cu succes să producă urină.

Ficat

Experții americani de la Spitalul General Massachusetts (Spitalul General Massachusetts), conduși de Korkut Yugun (Korkut Uygun) au transplantat cu succes mai mulți șobolani cu ficat crescut în laborator din propriile celule.

Cercetătorii au îndepărtat ficatul de la cinci șobolani de laborator, i-au curățat de celulele gazdă, obținând astfel schele de țesut conjunctiv ale organelor. Cercetătorii au injectat apoi aproximativ 50 de milioane de celule hepatice de la șobolani primitori în fiecare dintre cele cinci schele. În decurs de două săptămâni, s-a format un ficat pe deplin funcțional pe fiecare dintre schelele populate de celule. Organele crescute în laborator au fost apoi transplantate cu succes în cinci șobolani.

inima

Oamenii de știință de la spitalul britanic Heafield, condus de Megdi Yakub, au crescut, pentru prima dată în istorie, o parte a inimii, folosind celule stem ca „material de construcție”. Medicii au crescut țesut care funcționează exact ca valvele inimii responsabile pentru fluxul sanguin în corpul uman.

Oamenii de știință de la Universitatea din Rostock (Germania) au folosit tehnologia de imprimare celulară cu transfer înainte indus prin laser (LIFT) pentru a realiza un „plastic” conceput pentru regenerarea inimii.

Plămânii

Oamenii de știință americani de la Universitatea Yale (Universitatea Yale), conduși de Laura Niklason (Laura Niklason) au crescut în plămânii de laborator (pe o matrice extracelulară donatoare).

Matricea a fost umplută cu celule epiteliale pulmonare și căptușeala interioară a vaselor de sânge prelevate de la alți indivizi. Prin cultivarea într-un bioreactor, cercetătorii au reușit să crească plămâni noi, care au fost apoi transplantați în mai mulți șobolani.

Organul a funcționat normal la diferiți indivizi de la 45 de minute la două ore după transplant. Cu toate acestea, după aceea, în vasele plămânilor au început să se formeze cheaguri de sânge. În plus, cercetătorii au înregistrat scurgerea unei cantități mici de sânge în lumenul organului. Cu toate acestea, pentru prima dată, cercetătorii au reușit să demonstreze potențialul medicinei regenerative pentru transplantul pulmonar.

Intestinele

Un grup de cercetători japonezi de la Universitatea Medicală Nara, condus de Yoshiyuki Nakajima, a reușit să creeze un fragment intestinal de șoarece din celule stem pluripotente induse.

Caracteristicile sale funcționale, structura mușchilor, celulele nervoase corespund intestinului obișnuit. De exemplu, s-ar putea contracta pentru a muta alimente.

Pancreas

Cercetătorii de la Institutul Technion din Israel, condus de profesorul Shulamit Levenberg, au dezvoltat o metodă de creștere a țesutului pancreatic care conține celule secretoare înconjurate de o rețea tridimensională de vase de sânge.

Transplantul unui astfel de țesut în șoareci diabetici a dus la o reducere semnificativă a nivelurilor de glucoză din sânge la animale.

timus

Oamenii de știință de la Centrul de Sănătate al Universității din Connecticut (SUA) au dezvoltat o metodă de diferențiere direcționată in vitro a celulelor stem embrionare de șoarece (ESC) în celule progenitoare epiteliale timice (PET), care s-au diferențiat în celule timusului in vivo și i-au restabilit structura normală.

Prostata

Savanții Pru Kawyn, Prof. Gail Risbridger și Dr. Renia Taylor de la Institutul din Melbourne cercetare medicala Monash a fost primul care a folosit celule stem embrionare pentru a crește o prostată umană la un șoarece.

Ovar

O echipă de specialiști condusă de Sandra Carson de la Universitatea Brown a reușit să crească primele ouă într-un organ creat în laborator, trecând de la o „veziculă tânără Graaffiană” la maturitate deplină.

penis, uretra

Cercetătorii de la Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (Carolina de Nord, SUA), conduși de Anthony Atala, au reușit să crească și să transplanteze cu succes penisul la iepuri. După operație, funcțiile penisului au fost restabilite, iepurii au fecundat femelele, au avut descendenți.

Oamenii de știință de la Universitatea Wake Forest din Winston-Salem, Carolina de Nord, au crescut uretra din țesuturile proprii ale pacienților. În experiment, ei au ajutat cinci adolescenți să restabilească integritatea canalelor deteriorate.

Ochi, cornee, retine

Biologii de la Universitatea din Tokyo au implantat celule stem embrionare în orbită a unei broaște, din care a fost îndepărtat globul ocular. Apoi orbitul a fost umplut cu o specială mediu nutritiv care oferă nutriție celulelor. Câteva săptămâni mai târziu, celulele embrionare au crescut într-un nou glob ocular. Mai mult, nu doar ochiul a fost restaurat, ci și vederea. Noul glob ocular a crescut împreună cu nervul optic și arterele de hrănire, înlocuind complet fostul organ al vederii.

Oamenii de știință de la Academia Sahlgrenska din Suedia au cultivat cu succes corneea umană din celule stem pentru prima dată. Acest lucru va ajuta la evitarea unei așteptări lungi pentru o cornee donatoare în viitor.

Cercetătorii de la Universitatea din California din Irvine, conduși de Hans Keirstead, au crescut retine cu opt straturi din celule stem în laborator, ceea ce va ajuta la dezvoltarea retinelor pregătite pentru transplant pentru tratamentul afecțiunilor orbitoare, cum ar fi retinita pigmentară și degenerescența maculară. Acum testează posibilitatea transplantării unei astfel de retine pe modele animale.

Țesuturi nervoase

Cercetătorii de la Centrul RIKEN de Biologie a Dezvoltării, Kobe, Japonia, conduși de Yoshiki Sasai, au dezvoltat o tehnică de creștere a hipofizei din celule stem care au fost implantate cu succes la șoareci. Oamenii de știință au rezolvat problema creării a două tipuri de țesut prin expunerea celulelor stem embrionare de șoarece la substanțe care creează un mediu similar cu cel în care se formează glanda pituitară a unui embrion în curs de dezvoltare și au furnizat celulelor un aport abundent de oxigen. Ca urmare, celulele au format o structură tridimensională, similară în exterior cu glanda pituitară, care conține un complex de celule endocrine care secretă hormoni pituitari.

Oamenii de știință de la Laboratorul de Tehnologii Celulare al Academiei Medicale de Stat Nijni Novgorod au reușit să crească o rețea neuronală, de fapt, un fragment de creier.

Au crescut o rețea neuronală pe matrice speciale - o mulțime de substraturi de electrozi care vă permit să înregistrați activitatea electrică a acestor neuroni în toate etapele de creștere.

Concluzie

Revizuirea de mai sus a publicațiilor arată că există deja realizări semnificative în utilizarea organelor în creștere pentru tratarea oamenilor nu numai cu cele mai simple țesuturi, cum ar fi pielea și oasele, ci și cu organe destul de complexe, cum ar fi vezica urinară sau traheea. Tehnologiile pentru creșterea unor organe și mai complexe (inima, ficatul, ochiul etc.) sunt încă în curs de elaborare pe animale. Pe lângă faptul că sunt folosite în transplantologie, astfel de organe pot servi, de exemplu, pentru experimente care înlocuiesc unele experimente pe animale de laborator, sau pentru nevoile artei (cum a făcut-o mai sus J. Vacanti). În fiecare an apar noi rezultate în domeniul creșterii organelor. Conform previziunilor oamenilor de știință, dezvoltarea și implementarea tehnicii de creștere a organelor complexe este o chestiune de timp și este probabil ca în următoarele decenii tehnica să fie dezvoltată într-o asemenea măsură încât cultivarea organelor complexe va fi utilizat pe scară largă în medicină, înlocuind cea mai comună metodă de transplant de la donatori.