Molly Stevens este o modalitate nouă de a crește os, nu

Ce este necesar pentru a crește oasele în cantități mari? O regenerare tipică a oaselor, în care țesutul osos din coapsa pacientului este transplantat la osul deteriorat al unei alte părți a corpului, nu este fără sfârșit și poate provoca dureri severe la mai mulți ani după operație. În raportul său, Molly Stevens prezintă un nou mod de utilizare a celulelor stem, care utilizează capacitatea înnăscută a oaselor de a se recupera și a produce fără durere cantități mari de țesut osos.







Unul dintre exemplele mele preferate este povestea lui Sir Harold Ridley, care a fost un oftalmolog celebru, sau cel puțin a devenit. În timpul celui de-al doilea război mondial, el a observat că piloții care s-au întors după sarcinile din interiorul ochilor aveau fragmente mici de substanță blocate acolo. Cel mai interesant lucru a fost că această substanță nu a provocat nici un proces inflamator. El a descoperit că acestea erau bucăți mici de plastic din partea de sus a luptătorilor Spitfire. Din acest motiv, el a propus acest material ca o substanță nouă pentru lentile intraoculare. Acesta este numit polimetilmetacrilat (PMMA) și este utilizat acum de milioane de oameni în fiecare an și ajută la prevenirea cataractei. Și acest exemplu, în opinia mea, este cu adevărat bun, pentru că ne reamintește că oamenii din trecut au ales adesea materiale pe baza bioinertului lor.

Practic au efectuat funcții mecanice. Le-ați injectat în organism și nu ați primit o reacție adversă. Vreau să vă arăt că în medicina regenerativă am respins ideea folosirii materialului bioinert. Căutăm în mod activ materiale care sunt bioactive și vor interacționa cu corpul și, în plus, le putem pune în organism în care își vor îndeplini funcțiile și apoi se vor dizolva în timp. Dacă ne uităm la aceasta folosind o diagramă, aceasta ne va arăta ideea unei abordări tipice țesuturilor în creștere. Avem celule pacient. Le punem pe materiale pe care le putem face foarte dificil, dacă vrem. Apoi, putem să crească țesuturile în laborator sau să le punem înapoi în corpul pacientului. Această abordare este utilizată în întreaga lume, inclusiv în laboratorul nostru. Una dintre observațiile importante ale celulelor stem este aceea că pot proveni de la ei țesuturi diferite. Vor să devină diferite țesuturi biologice. Și vrem să ne asigurăm că mediul în care le punem conține suficiente informații, datorită cărora pot deveni țesuturile necesare. Dacă ne imaginăm diferite tipuri de țesuturi pe care oamenii cred că le pot restabili în diferite laboratoare ale lumii, atunci se poate gândi la orice țesătură.

Faptul este că structura acestor țesuturi este diferită și va depinde de dacă pacientul dumneavoastră are o boală subiacentă și, de asemenea, de o serie de condiții, cum ar fi, de exemplu, modul în care acest țesut va fi restabilit. Trebuie să acordăm o atenție deosebită materialelor utilizate, biochimiei și mecanicii lor, precum și multor alte proprietăți. Toate țesuturile noastre au capacități de restaurare foarte diferite. Aici vedem săracul Prometheus, care a ales o activitate destul de vicleană și a fost pedepsit de zei greci. El a fost înlănțuit de stâncă și în fiecare zi a venit vultur și și-a croit ficatul. Desigur, ficatul trebuia să fie restaurat în fiecare zi. Așa că zi de zi a fost pedepsit de zei de secole. Și ficatul este restaurat într-un mod atât de frumos. Dacă ne uităm la alte țesuturi, de exemplu, cartilajul, chiar și cea mai simplă fisură va complica eforturile de restaurare a cartilajului.

Prin urmare, pentru țesuturile diferite vor exista modalități diferite de regenerare a acestora. Oasele sunt o etapă intermediară. Deasupra acestui tip de țesătură lucrăm foarte mult în laborator. De fapt, osul este bine restaurat. Ar trebui să fie așa. Probabil că toată lumea a avut fracturi la un moment dat în viața sa. Iată o modalitate care vă va ajuta să remediați fractura. Această procedură se numește colecția creastei iliace. Chirurgul ia un pic de țesut osos din creasta ileului, care este aici, și o transplantează într-o altă parte a corpului. Procedura este bună și eficientă, pe măsură ce este folosit propriul os. Navele de sânge bine formate, indicând o bună alimentare cu sânge.

Dar există o problemă: puteți lua la fel de mult țesut, iar atunci când faceți operația, pacienții dumneavoastră vor simți probabil o durere ascuțită în locul vătămării chiar și la doi ani după operație. Ne-am gandit ca necesitatea restaurarii oaselor este cu siguranta minunata, dar aceasta abordare a creasta iliaca are multe limitari. Poate că am putea re-forma formarea de os în corpul însuși dacă este necesar și apoi să facem un transplant fără consecințele dureroase care rezultă din colectarea creastei iliace? Am făcut-o. Am implicat din nou abordarea creșterii tipice a țesuturilor. Dar este complet diferit. Am simplificat-o în mare măsură și am scăpat de un număr mare de etape: colectarea celulelor pacientului, plasarea acestora într-un mediu chimic capricios și creșterea acestor cadre celulare în laborator. Ne-am concentrat pe structura materiei și pe crearea ei foarte simplă. Deoarece am abordat inteligent această întrebare, am reușit să creăm o mulțime de țesuturi osoase grație acestei abordări. Am folosit corpul ca un catalizator, care ne-a ajutat să creăm multe oase noi. Noi numim această abordare un bioreactor in vivo. Mulțumită lui, am reușit să creăm multe oase noi. Vă voi spune despre această abordare. Deci, ce facem?







Oamenii au un strat de celule stem pe exteriorul oaselor tubulare. Acest strat se numește periosteum. De obicei, este foarte strâns legată de osul principal și conține celule stem. Aceste celule sunt importante pentru embrionul în curs de dezvoltare. De asemenea, ele sunt trezite dacă aveți o fractură și ajutați la restabilirea osului. Deci, luăm un strat de periost. Am dezvoltat o metodă de introducere a unui lichid sub acest strat, care în 30 de secunde se va transforma într-un gel suficient de dur și va îndepărta periostul din os. De fapt, există o cavitate artificială, care este situată lângă os și cu un strat bogat de celule stem. Pătrundem într-o incizie dimensiunea unei găuri, astfel încât alte celule ale corpului nu intră acolo. Apoi, această cavitate artificială a bioreactorului determină înmulțirea celulelor stem. Ele formează o mulțime de țesături noi. După timp, puteți să colectați acest țesut și să îl utilizați într-o altă parte a corpului. Acesta este un diapozitiv histologic al a ceea ce vedem când suntem implicați în acest proces.

De fapt, vedem o mulțime de țesut osos. În imagine, vedeți mijlocul piciorului și măduva osoasă. Vedeți osul sursă și unde se termină. În stânga este un os nou, crescut în cavitatea bioreactorului. Puteți chiar să o măriți. Distincția pe care o vedeți între oasele originale și cele noi este un defect mic. Acum, chirurgul poate ajunge la afaceri și de a construi noi os, iar periostul narastot din nou, iar piciorul rămâne în aceeași formă ca și în cazul în care nu ați operat înainte. Simptomele dureroase ulterioare sunt foarte slabe în comparație cu procedura de colectare a creastei iliace. Puteți dezvolta un număr diferit de oase în funcție de cantitatea de gel pe care o introduceți.

Prin urmare, acest tip de procedură se bazează pe necesitate. În timpul activității noastre, această procedură a fost bine publicată în presă, deoarece a fost o modalitate foarte bună de a crea noi țesuturi osoase. Mulți oameni s-au întors spre noi, care au devenit interesați de această procedură. Trebuie remarcat faptul că uneori aceste apeluri sunt foarte ciudate și puțin surprinzătoare. Cel mai interesant tratament pe care l-am primit de la o echipă de fotbalisti americani care îmi doreau un craniu cu dublă grosime în cap. Având un astfel de tratament și fiind britanic, care a crescut în Franța, am tendința de a fi foarte ascuțit și direct. Prin urmare, a trebuit să le explic în detaliu faptul că au un caz special și acest lucru nu trebuie protejat mai întâi. (Râsete) (Aplauze) Deci, a fost abordarea și materialele noastre simple. Am gândit cu atenție la asta. Știm că celulele din organism și embrionul, care se dezvoltă, formează diferite tipuri de țesuturi și cartilaje. Am dezvoltat un gel, ușor diferit în ceea ce privește natura și compoziția chimică, l-am plasat în organism și, în schimb, am primit un cartilaj de 100%. Cred că această abordare este bună pentru procedurile planificate.

Dar acesta este exact ceea ce aveți cu adevărat necesar pentru a planifica înainte. Alte tipuri de operațiuni necesită definitiv abordări folosind schele celulare. La proiectarea altor cadre, este necesară o echipă diversă. În echipa noastră există chimiști, biologi de celule, chirurgi, chiar și fizicieni. Toate se unesc și lucrează cu atenție la crearea materialelor. Vrem ca ei să aibă informații prin care să putem gestiona celulele. Informațiile trebuie să fie simple și fără probleme să ajungi la clinică. Ne gândim foarte mult și încercăm să înțelegem structura țesuturilor din corp. Imaginați-vă un os. Evident, aceasta este țesătura mea preferată. Extinde imaginea și vedem - chiar dacă nu știi nimic despre structura osului - cât de frumos este aranjat, foarte bine organizat. Există multe vase de sânge. Dacă vom crește din nou imaginea, vedem că celulele sunt înconjurate de o matrice citoplasmatice tridimensională a nanofibre, care transmit informații către celule.

Dacă măriți din nou imaginea, puteți observa că matricea osoasă din jurul celulelor este bine aranjată la scară nanometrică. Acesta este un material hibrid: o parte este organică, cealaltă este anorganică. Astfel, a apărut un întreg domeniu de cercetare al dezvoltării materialelor cu structură hibridă. Voi arăta doar două exemple de materiale pe care le-am făcut cu o structură care poate fi creată. Aici este un material hibrid foarte moale, surprinzător de rezistent și nu fragil. Și materialul anorganic ar fi fragil și nu ar fi atât de puternic și rezistent. Vreau să observ că cadrele noastre de celule sunt simple. Ar trebui să fie așa, deoarece necesită ca vasele de sânge să se formeze acolo. Deseori porii sunt mult mai mari decât celulele. Deși aceasta este o imagine tridimensională, celula poate arăta mai mare decât o suprafață ușor curbată. Acest lucru nu este în întregime natural.

Este posibil să se gândească la crearea cadrelor celulare de dimensiuni ușor modificate care ar putea înconjura celulele într-o matrice tridimensională și să le furnizeze mai multe informații. În aceste domenii se face multă muncă. Și în cele din urmă vreau să vorbesc despre aplicarea acestei abordări în tratamentul bolilor cardiovasculare, deoarece aceasta este o problemă clinică mare. Știm că, din păcate, dacă aveți un atac de cord, țesutul începe să moară și, cu timpul, rezultatul poate fi deplorabil. Ar fi minunat dacă am putea împiedica procesul de anihilare a țesuturilor sau să-l ajutăm să se recupereze. O mulțime de experimente se fac în jurul lumii cu privire la celulele stem. Diferite tipuri de celule sunt utilizate.

Și atunci există o problemă comună: de multe ori celulele mor după implantare. Este posibil să le implanta în inima sau sistemul circulator, dar, în orice caz, nu suntem capabili de a obține numărul corect de celule care a ajuns la locația dorită, și vom fi în măsură să furnizeze regenerare celulară, care ne-ar permite pentru a obține rezultate clinice bune. De aceea și noi, la fel ca mulți alți oameni de știință să reflecteze asupra problemei dezvoltării materialelor necesare. Există diferențe aici. Mai avem nevoie de chimie, mecanică, topografie distractivă. Avem nevoie de modalități interesante de celule înconjurătoare. Celulele proprii ar dori, probabil, un material care poate deveni un conductor, așa cum va răspunde bine la celulele și să transmită semnale reciproc. Acum vedeți cât de sincron sunt materialele. Dezvoltarea este foarte interesantă. Rezumând, aș dori să spun că posibilitatea de a lucra în acest domeniu, care este pentru noi toți nu este numai stiinta foarte interesant, dar, de asemenea, posibilitatea unui efect benefic asupra pacienților, atât pentru adulți și copii, este o mare onoare. Și pentru asta ți-aș fi recunoscător și pentru tine. Mulțumesc. (Aplauze)







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: