Succesele biologiei și medicinei din istoria recentă au prelungit în mod substanțial speranța medie de viață și au scăpat lumea sabiei Damocles a multor boli mortale. Dar nu toate bolile sunt înfrânte. și viața omului. mai activi. încă ni se pare prea scurt. Va da știința șansa de a face saltul următor?
Piele nouă Angajatul laboratorului scoate din tavă o bandă de epidermă cultivată artificial. Țesutul a fost creat într-un institut dermatologic din orașul italian Pomezia, Italia, sub îndrumarea profesorului Michele de Luca.
Există motive pentru optimism, desigur. În zilele noastre există câteva direcții în domeniul științei care pot permite în viitorul apropiat sau îndepărtat să transforme Homo sapiens într-o construcție de gândire mai durabilă și mai sigură. Prima este crearea de "suporturi" electronice-mecanice pentru un organism nesănătoase. Vorbim despre proteze bionice robotice ale membrelor, care reproduc autentic locomotor uman sau chiar exoscheletoni întregi care pot da paralizia bucuriei de mișcare.
Aceste produse ingenioase vor completa interfața neuromachine, care vă va permite să citiți comenzi direct din zonele corespunzătoare ale creierului. Prototipurile existente ale unor astfel de dispozitive au fost deja create, iar acum principalul lucru este îmbunătățirea lor și reducerea treptată a prețului.
A doua direcție poate fi considerată studiul proceselor genetice și alte procese microbiologice care provoacă îmbătrânirea. Cunoașterea acestor procese, eventual în viitor, va face posibilă încetinirea vântului organismului și prelungirea vieții active dincolo de limita de vârstă și, eventual, în continuare.
În cele din urmă, un al treilea domeniu include cercetarea privind dezvoltarea de piese originale de schimb pentru corpul uman - țesuturi și organe, care sunt structural și funcțional să fie puțin diferit de cel natural și să permită în timp util „repararea“ organismului, a lovit boli grave sau legate de varsta. Aproape în fiecare zi vin știri despre noii pași în acest domeniu.
Porniți imprimarea
Tehnologia de bază a cultivării organelor sau a ingineriei tisulare este de a utiliza celule stem embrionare pentru a produce celule specializate ale unui țesut special, de exemplu, hepatocite - celulele parenchimului (mediul intern) al ficatului. Aceste celule sunt apoi plasate în interiorul structurii țesutului conjunctiv intercelular, constând predominant din proteina de colagen.
Astfel, celulele sunt umplute cu întregul volum al organului crescut. Matricea de colagen poate fi obținută prin purificarea din celulele țesutului biologic donator sau, mult mai simplă și mai convenabilă, pentru a fi creată artificial din polimeri biodegradabili sau din ceramică specială dacă este un os. În matrice, în afară de celule, se introduc nutrienți și factori de creștere, după care celulele formează un singur organ sau un "plasture" destinat să înlocuiască partea afectată.
Este adevărat că cultivarea ficatului artificial, a plămânului și a altor organe vitale pentru transplant la om este încă imposibilă, în cazuri mai simple, o astfel de tehnică este utilizată cu succes. Un caz de transplant la un pacient cu o trahee crescută, efectuat la RNC de Chirurgie numit după. BV Petrovsky sub conducerea profesorului italian P. Macchiarini. În acest caz, traheea donatorului a fost luată ca bază, care a fost bine purificată din celule. În locul lor au fost introduse celule stem, luate din măduva osoasă a pacientului însuși. De asemenea, au fost plasați factori de creștere și fragmente ale membranei mucoase - au fost de asemenea împrumutate din traheea deteriorată a unei femei care urma să fie salvată.
Celulele nediferențiate în astfel de condiții au dat naștere celulelor din epiteliul respirator. Organul crescut a fost implantat la pacient și au fost luate măsuri speciale pentru a germina implantul cu vasele de sânge și pentru a restabili circulația sângelui.
Cu toate acestea, există deja o metodă de creștere a țesuturilor fără a utiliza matrice de origine artificială sau biologică. Metoda a fost realizată într-un dispozitiv cunoscut sub numele de bio-imprimantă. În zilele noastre bioprinterii "vin din vârstă" de prototipuri și apar mici modele la scară mică. De exemplu, dispozitivul companiei Organovo poate imprima fragmente de țesuturi care conțin 20 sau mai multe straturi celulare (și există celule de diferite tipuri), unite de țesut intercelular și o rețea de capilare sanguine.
țesuturi și celule conjunctive sunt colectate împreună pe aceeași tehnologie care este utilizată în imprimarea tridimensională: mișcare cap este poziționat cu precizie de microni în coordonate tridimensionale ale rețelei, „scuipă“ într-un punct din picătura care conține o celulă sau colagen și alte substanțe. Producătorii diferiți de bioprintori au raportat că dispozitivele lor sunt deja capabile să tipărească fragmente de piele ale animalelor experimentale, precum și elemente ale țesuturilor renale. Și ca rezultat, a fost posibil să se realizeze aranjamentul corect al celulelor de diferite tipuri relativ unul față de celălalt. Cu toate acestea, epoca în care imprimantele din clinici vor putea să creeze organe cu scopuri diferite și volume mari vor trebui să aștepte.
Creierul pentru înlocuire
Dezvoltarea temei de piese de schimb pentru om ne conduce în mod inevitabil la tema celui mai intim - ceea ce face o persoană un om. Înlocuirea creierului este probabil ideea cea mai fantastică în ceea ce privește potențialul nemuririi. Problema, așa cum ați putea ghici, este că creierul pare a fi cel mai complex obiect material cunoscut de omenire în univers. Și, poate, una dintre cele mai neînțelese. Se știe despre ce constă, dar se știe foarte puțin despre cum funcționează.
Astfel, dacă creierul poate fi reconstruit ca un set de neuroni care stabilesc legături între ele, este încă necesar să ne gândim cum să punem toate informațiile necesare unei persoane în ea. În caz contrar, în cel mai bun caz, vom primi un adult cu o materie cenușie a copilului. În ciuda naturii superfantistice a scopului final, știința lucrează activ la problema regenerării țesutului nervos. În final, obiectivul poate fi mai modest - de exemplu, restaurarea unei părți a creierului care a fost distrusă ca urmare a unei traume sau a unei boli grave.
Problema țesutului cerebral regenerare artificială agravată de faptul că creierul are eterogenitate ridicată: are o multitudine de tipuri de celule nervoase, neuronii în special inhibitorii și excitatori și neuroglia (literalmente - „lipici nervos“) - un set de celule accesorii ale sistemului nervos. În plus, diferite tipuri de celule sunt situate într-un anumit mod în spațiul tridimensional și această locație trebuie să fie reprodusă.
Chip nervos
Într-unul din laboratoarele celebrului Institut de Tehnologie din Massachusetts, cunoscut pentru evoluțiile sale în domeniul tehnologiei informației, a abordat crearea de țesuturi nervoase artificiale "într-un calculator", utilizând elementele tehnologiei de fabricare a microcipurilor.
Cercetătorii din Boston au luat un amestec de celule nervoase derivate din cortexul primar de șobolan și i-au aplicat pe cele mai subțiri plăci hidrogel. Plăcile au format un fel de sandviș, iar acum sarcina era să izoleze blocurile individuale cu o structură spațială dată. Având astfel de blocuri transparente, oamenii de știință intenționau să studieze procesele de formare a legăturilor nervoase în fiecare dintre ele.
Problema a fost rezolvată prin fotolitografie. Măști de plastic au fost aplicate straturilor de hidrogel, care au permis luminii să acționeze numai pe anumite zone, "sudându-le" împreună. Astfel, a fost posibil să se obțină o varietate de mărime și grosime a compoziției materialului celular. Studierea acestor "cărămizi" în timp poate duce la crearea de fragmente semnificative de țesut nervos pentru utilizare în implanturi.
În cazul în care inginerii de la MIT abordare a studiului și reconstrucția țesutului nervos în stil de inginerie, adică, formând mecanic structura dorită, Centrul Riken pentru Developmental Biology din Kobe, Japonia, oamenii de stiinta condusa de profesorul Yoshiki Sasai bâjbâie un alt mod - evo-devo, cale evolutivă de dezvoltare. În cazul în care celulele stem pluripotente de embrioni pot crea auto-organizare prin împărțirea structurii de celule specializate (de exemplu, diferite organe și țesuturi), sau nu pot, prin înțelegerea legilor acestei evoluții, ghid celulele stem pentru a crea implanturi au forme naturale?
Și aceasta este întrebarea principală care este destinat să răspundă la biologi japonezi: cât de mult depinde de dezvoltarea de celule specifice din factori externi (de exemplu, de la contactul cu țesuturile adiacente), precum și măsura în care programul este „cusute“ in interiorul celulelor stem în sine. Studiile au arătat că este posibil să se dezvolte celule stem izolate din grupul care a primit un element special al corpului, cu toate că factorii externi joacă un rol - de exemplu, necesită anumite chimice care induc semnale care determina celulele sa se dezvolte, să zicem, la fel ca tesutului nervos stem. Și nu are nevoie de structuri de sprijin, care au celule umple - forma ele însele apar în procesul de dezvoltare, în cursul diviziunii celulare.
Prin metoda brevetată Sasa japonez a reușit să crească structura tridimensională a țesutului nervos, dintre care primul a fost derivat din celule stem embrionare in retinei mouse-ului (așa-numitul ochi de sticlă), care a fost compus din punct de vedere funcțional diferite tipuri de celule. Ele au fost aranjate în maniera prescrisă de natură. Realizarea următoare a fost hipofiza anterioară, nu pur și simplu repetarea structurii naturale, dar, de asemenea, pentru hormonii necesari de transplant mouse-ului.
Desigur, pentru implanturi pe deplin funcționale, țesutul nervos, și chiar mai multe zone ale creierului uman este încă foarte, foarte departe. Cu toate acestea, succesul de regenerare a tesutului artificial cu dezvoltarea evoluției tehnologiei indică calea pe care merge tot medicina regenerativa, de la proteze „inteligente“ - pentru implanturi compozite, care a terminat structuri tridimensionale, „germinat“ material de celule, și în continuare - la cultivarea de piese de schimb pentru om în aceleași legi prin care se dezvolta in vivo.
Trimiteți-le prietenilor: