Вирощування органів — це проривна галузь досліджень, яка прагне вирощувати здорові людські органи та клітини в лабораторії для трансплантації в організм людини.
Ця галузь має величезний потенціал для лікування різноманітних тяжких захворювань, включаючи хронічні хвороби, серйозні травми та вроджені вади.
Ідея вирощування людських органів у лабораторії існує вже багато років, але лише останніми роками відбувся значний прогрес у цій галузі.
Початок шляху характеризувався спробами вирощувати окремі клітини в лабораторії, а згодом вчені перейшли до вирощування простих тканин.
Значний прорив стався в 1990-х роках з розробкою технологій тканинної інженерії та тривимірного друку, які дозволили створювати складніші тривимірні структури.
Тканинна інженерія:
Ця технологія зосереджена на вирощуванні людських клітин на тривимірних каркасах, створюючи структуру та функцію, подібні до органу. Цей процес відбувається в кілька етапів:
- Вибір клітин: Відповідні людські клітини беруть із різних джерел, таких як біопсія пацієнта, стовбурові клітини або ембріональні клітини.
- Розмноження клітин: Клітини розмножуються в лабораторії в контрольованих умовах.
- Каркас: Створення тривимірного каркасу з біологічних або синтетичних матеріалів, який служить основою для росту тканини.
- Посів: Клітини розміщуються на каркасі.
- Дозрівання: Створення оптимальних умов для росту тканини із забезпеченням поживними речовинами та киснем.
- Трансплантація: Після того, як тканина достатньо виросла та розвинулася, її можна трансплантувати в організм пацієнта.
Тканинна інженерія дозволяє вирощувати широкий спектр тканин, зокрема:
- Шкіра: Для лікування опіків, хронічних ран та пластичних операцій.
- Кістка: Для лікування переломів, травм та ортопедичних операцій.
- М'яз: Для лікування м'язових травм, м'язової дистрофії та атрофії м'язів.
- Хрящ: Для лікування артриту, травм хряща та ортопедичних операцій.
- Кровоносні судини: Для лікування серцево-судинних захворювань, трансплантації органів та складних операцій.
Основні виклики в галузі тканинної інженерії:
- Створення кровоносних судин: Забезпечення киснем та поживними речовинами всіх частин тканини є життєво важливим для її успіху.
- Нервова інтеграція: Створення належного нервового зв'язку між трансплантованою тканиною та організмом пацієнта.
- Імунне відторгнення: Запобігання відторгненню трансплантованої тканини імунною системою організму.
Тривимірний друк органів:
Ця проривна технологія дозволяє створювати штучні органи шляхом друку людських клітин та біологічних матеріалів. Процес друку відбувається шарами з використанням спеціальних 3D-принтерів.
Переваги 3D-друку:
- Точність: Створення органів зі складною та точною структурою.
- Індивідуальна адаптація: Друк органів, індивідуально підібраних для пацієнта, з використанням його власних клітин.
- Доступність: Потенціал для збільшення пропозиції органів, доступних для трансплантації.
Основні виклики в галузі 3D-друку:
- Матеріали: Розробка відповідних біологічних матеріалів для друку та належного функціонування органу.
- Кровоносні судини: Створення ефективної системи кровоносних судин всередині надрукованого органу.
- Дозрівання: Створення оптимальних умов для розвитку надрукованої тканини.
Трансплантація стовбурових клітин:
Стовбурові клітини — це недиференційовані клітини з високою здатністю до диференціації. Ці клітини можуть розвиватися в широкий спектр типів клітин, що робить їх потенційним рішенням для лікування різноманітних захворювань.
Виклики, що стоять перед галуззю:
- Інженерія складних тканин: Створення органів із повною функціональністю, таких як система кровоносних судин і нервів. На сьогодні вченим вдалося виростити лише відносно прості органи, і все ще бракує способу створення складних органів із повною функціональністю.
- Імунне відторгнення: Запобігання відторгненню трансплантованого органу імунною системою організму. Можливим вирішенням цієї проблеми є вирощування органів із генетично сумісних клітин пацієнта або використання імуносупресивних препаратів.
- Етичні зобов'язання: Вирощування людських органів у лабораторії порушує складні етичні питання, такі як:
- Розподіл органів: Як буде визначено, хто отримає трансплантований орган, а хто залишиться в списку очікування?
- Маркетинг органів: Чи будуть органи доступні для всіх, чи лише для тих, хто може собі це дозволити?
- Створення "людських домашніх улюбленців": Чи доречно вирощувати людські органи для трансплантації тваринам?
Науковий прогрес у галузі:
Останніми роками відбувся значний прогрес у галузі вирощування органів. Вченим вдалося виростити в лабораторії прості органи, такі як жовчний міхур і уретру, і навіть успішно трансплантувати їх пацієнтам. Крім того, досягнуто значного прогресу у вирощуванні складніших тканин, таких як серце та печінка.
Майбутнє вирощування органів:
Галузь вирощування органів, як очікується, здійснить революцію в медицині.
У майбутньому, можливо, можна буде вирощувати органи та клітини для кожної людини індивідуально, таким чином лікуючи тяжкі захворювання та покращуючи якість життя мільйонів людей у всьому світі.
Проривні експерименти в галузі:
Тканинна інженерія:
- Команда вчених з Університету Вейк Форест успішно виростила людський жовчний міхур у лабораторії та трансплантувала його пацієнту.
- Команда вчених з Лондонського університету успішно виростила людську уретру в лабораторії та трансплантувала її пацієнту.
Тривимірний друк органів:
- Команда вчених з Гарвардського університету успішно надрукувала невелику людську нирку.
- Команда вчених з Тель-Авівського університету успішно надрукувала невелике людське серце.
- Команда вчених з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі успішно надрукувала невелику людську легеню.
Трансплантація стовбурових клітин:
- Команда вчених з Японії успішно трансплантувала ембріональні стовбурові клітини в око пацієнта з діабетом, що призвело до покращення зору.
- Команда вчених із США успішно трансплантувала стовбурові клітини зі спинного мозку пацієнта з паралічем хребта, що призвело до покращення рухової функції.
- Команда вчених з Ізраїлю успішно трансплантувала стовбурові клітини з пуповини немовляти плоду, який страждає на таласемію, що призвело до повного одужання.
.
Посилання:
https://newsroom.wakehealth.edu/news-releases/2006/04/wake-forest-physician-reports-first-human-recipients-of-laboratorygrown-organs
https://www.cnbc.com/2016/02/16/wake-forest-university-scientists-print-living-body-parts.html
https://school.wakehealth.edu/research/institutes-and-centers/wake-forest-institute-for-regenerative-medicine
https://healthland.time.com/2011/03/08/scientistis-grow-a-new-urethra-and-possibly-many-other-human-organs-in-the-lab/
https://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-5494600,00.html
https://wyss.harvard.edu/news/a-step-forward-in-building-functional-human-tissues/
https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/03/harvard-scientists-bioprint-3-d-kidney-tubules/
https://www.ft.com/content/5bb992ca-5390-11e4-929b-00144feab7de
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9537826/
💬 תגובות (0)
היו הראשונים להגיב על המאמר.