Kwa nini wanasayansi wanahitaji viumbe mseto? Jinsi viungo vya bandia vinakua

Operesheni ya kwanza ya kupandikiza viungo kutoka kwa seli za mgonjwa mwenyewe itafanyika huko Krasnodar, na sasa maandalizi ya mwisho yake yanakamilika. Kwa jumla, upandikizaji kama huo umefanywa ulimwenguni, wakati kwa madaktari wa upasuaji wa Kirusi hii ni uzoefu wa kwanza. Hapo awali, viungo vya wafadhili pekee vilipandikizwa nchini.

"Hii ni trachea iliyopandwa kwa bandia, ambayo pia itafunikwa na seli za mgonjwa mwenyewe," anaelezea Vladimir Porkhanov, daktari mkuu wa Hospitali ya Kliniki ya Mkoa wa Krasnodar No.

Mfumo wa chombo cha baadaye ulijengwa katika maabara za Amerika na Uswidi kutoka kwa nyenzo za nanocomposite.

Hii ni nakala halisi ya trachea ya mgonjwa anayehitaji upasuaji. Kwa nje, inaonekana kama bomba iliyotengenezwa kwa plastiki ya elastic, ambayo madaktari hupanda seli za mgonjwa zilizotengwa na uboho. Katika siku 2-3, msingi wa trachea huundwa. Mwili wa mgonjwa sio tu haukataa, lakini, kinyume chake, chombo kilichopandikizwa yenyewe huanza kukabiliana na hali mpya.

"Kisha chembe zitajitofautisha, zitengeneze mazingira yao madogo-madogo, zitatokeza tishu. Baada ya yote, seli, ikiwa hai, michakato mingi hufanyika ndani yake. Hili litafanyika katika mwili wako," asema mtaalamu wa transfusiologist, mfanyakazi wa maabara ya kilimo. Hospitali ya Kliniki ya Mkoa wa Krasnodar No. 1 Irina Gilevich.

Paolo Macchiarini anasoma kozi ya upasuaji wa siku zijazo na madaktari wa upasuaji wa hospitali ya Krasnodar hatua kwa hatua. Yeye ndiye mwandishi wa mbinu ya kupandikiza trachea iliyokua bandia. Operesheni ya kwanza ilifanyika mwaka jana nchini Uswidi. Ilichukua masaa 12. Upandikizaji huu utachukua muda gani, madaktari hawasemi. Baada ya yote, kwa mara ya kwanza duniani, si tu trachea ya bandia, lakini pia sehemu ya larynx itapandikizwa.

“Wakati wa upasuaji utakatwa na kovu zote zitatolewa, yaani sehemu ya larynx itabidi itolewe, kisha tundu litatolewa na kuwekwa trachea mahali hapa ni sana. ngumu, kwa sababu karibu kamba za sauti", - anaelezea Paolo Macchiarini, profesa wa upasuaji wa kuzaliwa upya katika Taasisi ya Karolinska (Sweden).

Viungo vya bandia vitapandikizwa kwa wagonjwa wawili. Hawa ni watu ambao walipata majeraha ya tracheal miaka kadhaa iliyopita. Wakati huu, alipata operesheni nyingi, baada ya hapo hakukuwa na uboreshaji. Kupandikiza kwa wagonjwa kama hao ndio nafasi pekee ya kupona na maisha kamili.

Hadi sasa, maisha ya wagonjwa yamepangwa kulingana na ratiba na hasa yanajumuisha marufuku: huwezi kuogelea, huwezi kuzungumza na hata kucheka. Njia za hewa zimefunguliwa, kuna tracheostomy kwenye koo - tube maalum ambayo wagonjwa sasa wanapumua.

"Baada ya upasuaji huu, mgonjwa ataweza kuzungumza na kupumua kwa utulivu peke yake," anasema Paolo Macchiarini.

Katika siku zijazo, scaffolds kwa viungo vya bandia imepangwa kuundwa nchini Urusi pia. Profesa Macchiarini, pamoja na Chuo Kikuu cha Tiba cha Kuban, alishinda ruzuku kubwa ya serikali kwa kazi ya utafiti juu ya kuzaliwa upya kwa tishu za kupumua na mapafu. Sasa maabara inajengwa kwenye eneo la chuo kikuu, ambapo wanasayansi watasoma taratibu za kuzaliwa upya.

"Hapa watatafuta mbinu na teknolojia za kutengwa kwa seli, seli za mbegu kwenye scaffolds hizi, seli zinazokua na kufanyia kazi wakati wa kisayansi," anasema Sergey Alekseenko, rekta wa Chuo Kikuu cha Tiba cha Kuban State.

Matokeo ya utafiti wa wanasayansi yatarahisisha maisha kwa wagonjwa mahututi, hawatakiwi tena kusubiri wafadhili wanaofaa. Katika siku zijazo, wanasayansi wanapanga kutumia mbinu sawa ya kupandikiza ngozi, mishipa ya bandia, valves ya moyo na viungo ngumu zaidi.

Katika siku moja mfanyakazi wa matibabu, ambayo inaadhimishwa leo, saa 17:20 Channel One itaonyesha sherehe ya kutoa tuzo ya kitaifa "Vocation". Inatolewa kwa madaktari bora kwa mafanikio bora.

B E D E N I E

Ukuaji wa chombo na njia mbadala zake

Magonjwa mengi, ikiwa ni pamoja na yale yanayotishia maisha ya binadamu, yanahusishwa na matatizo katika shughuli ya chombo fulani (kwa mfano, kushindwa kwa figo, kushindwa kwa moyo, kisukari mellitus, nk). Sio katika hali zote, matatizo haya yanaweza kusahihishwa kwa msaada wa hatua za jadi za pharmacological au upasuaji.

Kuna idadi ya njia mbadala za kurejesha utendaji wa chombo kwa wagonjwa katika tukio la jeraha kubwa:

1) Kuchochea kwa michakato ya kuzaliwa upya katika mwili. Isipokuwa athari za kifamasia katika mazoezi, utaratibu wa kuanzisha ndani ya mwili hutumiwaseli za shina, ambazo zina uwezo wa kubadilika kuwa seli kamili za kazi za mwili. Matokeo chanya tayari yamepatikana katika matibabu ya magonjwa mbalimbali kwa msaada wa seli za shina, ikiwa ni pamoja na magonjwa ya kawaida katika jamii, kama vile mashambulizi ya moyo, kiharusi, magonjwa ya neurodegenerative, kisukari na wengine. Hata hivyo, ni wazi kwamba njia hiyo ya matibabu inatumika tu kuondokana na kiasi uharibifu mdogo viungo.

2) Kujaza tena kazi za viungo kwa msaada wa vifaa vya asili isiyo ya kibaolojia. Hizi zinaweza kuwa vifaa vya ukubwa mkubwa ambavyo wagonjwa wameunganishwa muda fulani(k.m. mashine za kusafisha damu kwa kushindwa kwa figo) Pia kuna mifano ya vifaa vinavyoweza kuvaliwa, au vifaa vilivyowekwa ndani ya mwili (kuna chaguzi za kufanya hivyo, kuacha chombo cha mgonjwa mwenyewe, hata hivyo, wakati mwingine huondolewa, na kifaa kinachukua kabisa kazi zake, kama katika kesi ya kutumia. moyo wa bandiaAbioCor) Katika baadhi ya matukio, vifaa vile hutumiwa wakati wa kusubiri kuonekana kwa chombo muhimu cha wafadhili. Hadi sasa, analogues zisizo za kibaolojia ni duni sana kwa ukamilifu kwa viungo vya asili.

3) Matumizi ya viungo vya wafadhili. Viungo vya wafadhili vilivyopandikizwa kutoka kwa mtu mmoja hadi mwingine tayari vinatumika sana na wakati mwingine kwa mafanikio katika mazoezi ya kliniki. Hata hivyo, mwelekeo huu unakabiliwa na matatizo kadhaa, kama vile uhaba mkubwa wa viungo vya wafadhili, tatizo la kukataliwa kwa chombo cha kigeni na mfumo wa kinga, nk haijatekelezwa. Hata hivyo, utafiti unaendelea ili kuboresha ufanisi wa xenotransplantation, kwa mfano, kupitia marekebisho ya maumbile.

4) Viungo vya kukua. Viungo vinaweza kukuzwa kwa njia ya bandia katika mwili wa binadamu na nje ya mwili. Katika baadhi ya matukio, inawezekana kukua chombo kutoka kwa seli za mtu ambaye atapandikizwa. Njia kadhaa zimetengenezwa kwa kukuza viungo vya kibaolojia, kwa mfano, kutumia vifaa maalum kufanya kazi kwa kanuni ya printa ya 3D. Mwelekeo unaozingatiwa ni pamoja na pendekezo juu ya uwezekano wa kukua, kuchukua nafasi ya mwili wa binadamu ulioharibiwa na ubongo uliohifadhiwa, kiumbe kinachoendelea kwa kujitegemea, clone - "mmea" (na uwezo wa kufikiri wa walemavu).

Miongoni mwa chaguzi nne zilizoorodheshwa za kutatua tatizo la upungufu wa kazi za chombo, ni kilimo chao ambacho kinaweza kuwa njia ya asili ya mwili kupona kutokana na majeraha makubwa.

Nakala hii hutoa habari juu ya maendeleo ya sasa katika ukuzaji wa viungo vya kibiolojia.

MAFANIKIO NA P E R S P E C T I KATIKA S P R E P R E S P E C T I

KWA MAHITAJI YA DAWA

Kilimo cha tishu

Kilimo cha tishu rahisi ni teknolojia iliyopo tayari na kutumika katika mazoezi.

Ngozi

Marejesho ya maeneo yaliyoharibiwa ya ngozi tayari ni sehemu ya mazoezi ya kliniki. Katika baadhi ya matukio, mbinu hutumiwa kurejesha ngozi ya mtu mwenyewe, kwa mfano, mwathirika wa kuchomwa kwa njia ya athari maalum. Hii ni, kwa mfano, iliyotengenezwa na R.R. Rakhmatullin bioplastic nyenzo hyamatrix 1 , au biocol 2 , iliyoandaliwa na timu inayoongozwa na B.K. Gavrilyuk. Hydrogel maalum pia hutumiwa kukuza ngozi kwenye tovuti ya kuchoma. 3 .

Njia za uchapishaji wa vipande vya tishu za ngozi kwa kutumia printa maalum pia zinatengenezwa. Teknolojia kama hizo zinaundwa, kwa mfano, na watengenezaji kutoka vituo vya Amerika vya dawa ya kuzaliwa upya AFIRM. 4 na WFIRM 5 .

Dk. Jorg Gerlach na wenzake katika Taasisi ya Tiba ya Kurekebisha Upya katika Chuo Kikuu cha Pittsburg wamevumbua kifaa cha kupandikiza ngozi ambacho kitasaidia watu kupona haraka kutokana na kuungua. viwango tofauti mvuto. Skin Gun dawa ya kunyunyuzia ngozi iliyoharibiwa suluhisho la mwathirika na seli zake za shina. Juu ya wakati huu mbinu mpya matibabu iko katika hatua ya majaribio, lakini matokeo tayari ni ya kuvutia: kuchoma kali kupona ndani ya siku chache tu. 6

Mifupa

Timu ya Chuo Kikuu cha Columbia inayoongozwa na Gordana Vunjak-Novakovic ilipata kutoka kwa seli shina zilizopandwa kwenye kiunzi kipande cha mfupa sawa na kile cha kiungo cha temporomandibular. 7

Wanasayansi wa kampuni ya Israeli Bonus Biogroup 8 (mwanzilishi na Mkurugenzi Mtendaji- Shay Meretzky,ShaiMeretzki) tengeneza mbinu za kukuza mfupa wa binadamu kutoka kwa tishu za adipose za mgonjwa zilizopatikana kwa njia ya liposuction. Mfupa uliokua kwa njia hii tayari umepandikizwa kwa mafanikio kwenye paw ya panya.

Meno

Wanasayansi wa Italia kutokaChuo kikuuyaUdineimeweza kuonyesha kwamba idadi ya seli za shina za mesenchymal zilizopatikana kutoka kwa seli moja ya tishu za adiposekatika vitrohata kwa kukosekana kwa matrix maalum ya kimuundo au kiunzi, inaweza kutofautishwa katika muundo unaofanana na wadudu wa jino. 9

Katika Chuo Kikuu cha Tokyo, wanasayansi wamekuza meno kamili kutoka kwa seli za shina za panya, zenye mifupa ya meno na nyuzi zinazounganishwa, na kufanikiwa kuipandikiza kwenye taya za wanyama. 10

gegedu

Wataalamu kutoka kituo cha matibabu Kituo cha Matibabu cha Chuo Kikuu cha Columbia, kikiongozwa na Jeremy Mao, kilifanikiwa kurejesha cartilage ya articular ya sungura.

Kwanza, watafiti waliondoa tishu za cartilage ya pamoja ya bega kutoka kwa wanyama, pamoja na safu chini yake. tishu mfupa. Kisha, scaffolds za collagen ziliwekwa mahali pa tishu zilizoondolewa.

Katika wanyama hao ambao scaffolds zilikuwa na sababu ya ukuaji wa mabadiliko, protini inayodhibiti utofautishaji wa seli na ukuaji, tishu za mfupa na cartilage kwenye humerus ziliundwa tena, na harakati kwenye pamoja ilirejeshwa kabisa. 11

Kundi la wanasayansi wa Marekani kutoka Chuo Kikuu cha Texasat Austin wamepiga hatua katika kuunda tishu za cartilage na sifa za kiufundi na muundo wa tumbo la ziada ambalo hubadilika katika maeneo tofauti. 12

Mnamo 1997, Daktari wa Upasuaji Jay Vscanti wa hospitali kuu Massachusetts huko Boston ilifanikiwa kukuza sikio la mwanadamu nyuma ya panya kwa kutumia seli za cartilage. 13

Madaktari katika Chuo Kikuu cha Johns Hopkins waliondoa sikio lililoathiriwa na uvimbe na sehemu ya mfupa wa fuvu kutoka kwa mwanamke mwenye umri wa miaka 42 aliyekuwa na saratani. Kwa kutumia cartilage kutoka kifua, ngozi na mishipa ya damu kutoka sehemu nyingine za mwili wa mgonjwa, walikua sikio bandia kwenye mkono wake na kisha kupandikizwa mahali pa haki. 14

Vyombo

Watafiti kutoka kundi la Profesa Ying Zheng (Ying Zheng) wamekua katika maabara vyombo kamili kwa kujifunza kusimamia ukuaji wao na kuunda miundo tata kutoka kwao. Vyombo huunda matawi, humenyuka kwa kawaida kwa vitu vinavyozuia, kusafirisha damu hata kupitia pembe kali. 15

Wanasayansi wakiongozwa na Mwenyekiti wa Chuo Kikuu cha Rice Jennifer West na mwanafiziolojia wa molekuli Mary Dickinson wa Chuo Kikuu cha Rice (BCM) wamepata njia yao ya kukuza mishipa ya damu, ikiwa ni pamoja na kapilari, kwa kutumia kama nyenzo ya msingi ya polyethilini glikoli (PEG), plastiki isiyo na sumu. Wanasayansi wamerekebisha PEG ili kuiga matrix ya ziada ya seli ya mwili.

Kisha waliiunganisha na aina mbili za seli zinazohitajika kuunda mishipa ya damu. Kwa kutumia mwanga kugeuza nyuzi za polima za PEG kuwa jeli ya pande tatu, waliunda haidrojeli laini iliyo na chembe hai na mambo ya ukuaji. Matokeo yake, wanasayansi waliweza kuchunguza jinsi seli zinavyounda polepole capillaries katika molekuli ya gel.

Ili kupima mitandao mipya ya mishipa ya damu, wanasayansi waliweka hidrojeni kwenye corneas za panya, ambapo hakuna damu ya asili. Kuanzishwa kwa rangi katika damu ya wanyama kulithibitisha kuwepo kwa mtiririko wa kawaida wa damu katika capillaries mpya. 16

Madaktari wa Uswidi kutoka Chuo Kikuu cha Gothenburg, wakiongozwa na Profesa Suchitra Sumitran-Holgersson, walifanya upandikizaji wa kwanza duniani wa mshipa uliokuzwa kutoka kwa seli za shina za mgonjwa. 17

Njama mshipa wa iliac kuhusu urefu wa sentimita 9, iliyopatikana kutoka kwa wafadhili aliyekufa, ilisafishwa kutoka kwa seli za wafadhili. Seli za shina za msichana ziliwekwa ndani ya kiunzi cha protini kilichobaki. Wiki mbili baadaye, upasuaji ulifanyika ili kupandikiza mshipa wenye misuli laini na endothelium iliyokua ndani yake.

Zaidi ya mwaka mmoja umepita tangu upasuaji huo, hakuna kingamwili za kupandikiza zilipatikana katika damu ya mgonjwa, na afya ya mtoto ikaboreka.

misuli

Wafanyakazi wa Taasisi ya Worcester Polytechnic (Marekani) walifanikiwa kuondoa jeraha kubwa katika tishu za misuli katika panya kwa kukua na kupandikiza mikrofilamenti inayojumuisha polima ya protini ya fibrin iliyopakwa safu ya seli za misuli ya binadamu. 18

Wanasayansi wa Israeli kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Technion-Israel wanachunguza kiwango kinachohitajika cha upanuzi wa mishipa na shirika la tishu katika vitro ili kuboresha uhai na uunganisho wa kipandikizi cha misuli yenye mishipa iliyobuniwa na tishu katika mwili wa mpokeaji. 19

Damu

Watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Pierre na Marie Curie huko Paris, wakiongozwa na Luc Douay, wamefanikiwa kupima damu bandia iliyokuzwa kutoka kwa seli za shina kwa watu waliojitolea kwa wanadamu kwa mara ya kwanza duniani.

Kila mmoja wa washiriki katika jaribio hilo alipokea chembechembe nyekundu za damu bilioni 10, ambazo ni sawa na takriban mililita mbili za damu. Viwango vya kuishi vya seli zilizosababishwa vililinganishwa na zile za erithrositi za kawaida. 20

Uboho wa mfupa

Uboho wa mfupa uliokusudiwa kwa uzalishajikatikavitroseli za damu, iliundwa kwa mafanikio kwanza na watafiti katika Maabara ya Uhandisi wa Kemikali ya Chuo Kikuu cha Michigan (Chuo kikuuyaMichigan) chini ya uongozi wa Nikolai Kotov (NicholasKotov) Kwa msaada wake, tayari inawezekana kupata seli za shina za hematopoietic na B-lymphocytes - seli za mfumo wa kinga zinazozalisha antibodies. 21

Kukua viungo ngumu

Kibofu cha mkojo.

Dk. Anthony Atala na wenzake katika Chuo Kikuu cha Wake Forest nchini Marekani wanakuza kibofu kutoka kwa seli za wagonjwa wenyewe na kuzipandikiza kwa wagonjwa. 22 Walichagua wagonjwa kadhaa na kuchukua biopsy ya kibofu kutoka kwao - sampuli za nyuzi za misuli na seli za urothelial. Seli hizi ziliongezeka kwa muda wa wiki saba hadi nane katika vyombo vya petri kwenye msingi wenye umbo la Bubble. Kisha viungo vilivyokua kwa njia hii vilishonwa ndani ya miili ya wagonjwa. Uchunguzi wa wagonjwa zaidi ya miaka kadhaa ulionyesha kuwa viungo vilifanya kazi kwa usalama, bila athari hasi tabia ya matibabu ya zamani. Kwa kweli, hii ni mara ya kwanza kwa chombo cha kutosha cha kutosha, badala ya tishu rahisi kama vile ngozi na mifupa, imekuzwa kwa njia ya bandia.katikavitrona kupandikizwa ndani ya mwili wa mwanadamu. Timu hii pia inaunda njia za kukuza tishu na viungo vingine.

Trachea.

Madaktari wa upasuaji wa Uhispania walifanya upandikizaji wa kwanza ulimwenguni wa trachea iliyokuzwa kutoka kwa seli za mgonjwa, Claudia Castillo mwenye umri wa miaka 30. Kiungo hicho kilikuzwa katika Chuo Kikuu cha Bristol kwa kutumia kiunzi cha wafadhili cha nyuzi za collagen. Upasuaji huo ulifanywa na Profesa Paolo Macchiarini kutoka Hospitali ya Hospitali ya Barcelona. 23

Profesa Macchiarini anashirikiana kikamilifu na watafiti wa Kirusi, ambayo ilifanya iwezekanavyo kufanya shughuli za kwanza za kupandikiza trachea iliyokua nchini Urusi. 24

figo

Advanced Cell Technology iliripoti mwaka wa 2002 kwamba walifanikiwa kukuza figo kamili kutoka kwa seli moja iliyochukuliwa kutoka kwenye sikio la ng'ombe kwa kutumia teknolojia ya cloning kupata seli za shina. Kutumia dutu maalum, seli za shina ziligeuzwa kuwa seli za figo.

Tishu hiyo ilikuzwa kwenye kiunzi kilichotengenezwa kutoka kwa nyenzo ya kujiharibu iliyoundwa katika Shule ya Matibabu ya Harvard na umbo la figo ya kawaida.

Figo zilizosababishwa, karibu urefu wa 5 cm, ziliwekwa kwenye ng'ombe karibu na viungo kuu. Matokeo yake figo bandia ilianza kutoa mkojo kwa mafanikio. 25

Ini

Wataalamu wa Marekani kutoka Hospitali Kuu ya Massachusetts (Hospitali Kuu ya Massachusetts), chini ya uongozi wa Korkut Yugun (Korkut Uygun), walifanikiwa kupandikiza ini iliyokuzwa kwenye maabara kutoka kwa seli zao hadi panya kadhaa.

Watafiti waliondoa ini kutoka kwa panya watano wa maabara, wakasafisha seli za mwenyeji, na hivyo kupata kiunganishi cha tishu za viungo. Watafiti kisha walidunga takriban seli milioni 50 za ini kutoka kwa panya wapokeaji kwenye kila moja ya scaffolds tano. Ndani ya wiki mbili, ini inayofanya kazi kikamilifu iliundwa kwenye kila kiunzi kilicho na seli. Viungo vilivyokuzwa kwenye maabara vilipandikizwa kwa mafanikio kuwa panya watano. 26

Moyo

Wanasayansi kutoka hospitali ya Uingereza ya Heafield, wakiongozwa na Megdi Yakub, kwa mara ya kwanza katika historia, wamekua sehemu ya moyo, wakitumia seli shina kama "nyenzo za ujenzi". Madaktari wamekuza tishu zinazofanya kazi sawa na vali za moyo zinazohusika na mtiririko wa damu katika mwili wa mwanadamu. 27

Wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Rostock (Ujerumani) walitumia teknolojia ya uchapishaji ya laser-induced-forward-transfer (LIFT) kutengeneza "kiraka" kilichoundwa kwa ajili ya kuzaliwa upya kwa moyo. 28

Mapafu

Wanasayansi wa Marekani kutoka Chuo Kikuu cha Yale (Chuo Kikuu cha Yale), wakiongozwa na Laura Niklason (Laura Niklason) wamekua katika mapafu ya maabara (kwenye tumbo la ziada la wafadhili).

Matrix ilijazwa na seli za epithelial za mapafu na safu ya ndani ya mishipa ya damu iliyochukuliwa kutoka kwa watu wengine. Kupitia kulima katika bioreactor, watafiti waliweza kukuza mapafu mapya, ambayo yalipandikizwa kwenye panya kadhaa.

Kiungo kilifanya kazi kwa kawaida kwa watu tofauti kutoka dakika 45 hadi saa mbili baada ya kupandikizwa. Hata hivyo, baada ya hayo, vifungo vya damu vilianza kuunda katika vyombo vya mapafu. Kwa kuongeza, watafiti walirekodi kuvuja kwa kiasi kidogo cha damu kwenye lumen ya chombo. Walakini, kwa mara ya kwanza, watafiti wameweza kuonyesha uwezo wa dawa ya kuzaliwa upya kwa upandikizaji wa mapafu. 29

Matumbo

Kundi la watafiti wa Kijapani kutoka Chuo Kikuu cha Matibabu cha Nara (NaraMatibabuChuo kikuu) chini ya uongozi wa Yoshiyuki Nakajima (YoshiyukiNakajima) ilifaulu kuunda kipande cha matumbo ya panya kutoka kwa seli za shina za pluripotent.

Vipengele vyake vya kazi, muundo wa misuli, seli za ujasiri zinahusiana na utumbo wa kawaida. Kwa mfano, inaweza kupata mkataba wa kuhamisha chakula. 30

Kongosho

Watafiti katika Taasisi ya Technion ya Israeli, inayoongozwa na Profesa Shulamit Levenberg, wameunda mbinu ya kukuza tishu za kongosho zilizo na seli za siri zilizozungukwa na mtandao wa pande tatu wa mishipa ya damu.

Kupandikiza tishu kama hizo kwenye panya wa kisukari kulisababisha kupungua kwa kiwango cha sukari kwenye damu kwa wanyama. 31

thymus

Wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Connecticut Health Center(MAREKANI)ilitengeneza mbinu ya upambanuzi ulioelekezwa katika vitro wa seli shina za kiinitete cha panya (ESCs) hadi seli za tezi ya epithelial progenitor (PET), ambazo zilitofautishwa katika seli za thymus katika vivo na kurejesha muundo wake wa kawaida. 32

Tezi dume

Wanasayansi Prof. Gail Risbridger na Dkt. Renia Taylor wa Taasisi ya Monash ya Utafiti wa Kimatibabu ya Melbourne wamekuwa wa kwanza kutumia seli shina za kiinitete kukuza tezi dume ya binadamu kwenye panya. 33

Ovari

Timu inayoongozwa na Sandra Carson (Sandracarson) kutoka Chuo Kikuu cha Brown kiliweza kukuza mayai ya kwanza katika chombo kilichoundwa katika maabara: njia kutoka kwa hatua ya "vesicle ya Graafian" hadi ukomavu kamili imepitishwa. 34

uume, urethra

Watafiti kutoka Taasisi ya Wake Forest for Regenerative Medicine (North Carolina, Marekani), wakiongozwa na Anthony Atala, walifanikiwa kukua na kufanikiwa kupandikiza uume kwa sungura. Baada ya operesheni, kazi za uume zilirejeshwa, sungura walirutubisha wanawake, walikuwa na watoto. 35

Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Wake Forest huko Winston-Salem, North Carolina, wamekuza urethra kutoka kwa tishu za wagonjwa wenyewe. Katika jaribio hilo, waliwasaidia vijana watano kurejesha uadilifu wa njia zilizoharibiwa. 36

Macho, koni, retina

Wanabiolojia kutoka Chuo Kikuu cha Tokyo walipandikiza seli za shina za kiinitete kwenye tundu la jicho la chura, ambalo mboni ya jicho ilitolewa. Kisha tundu la jicho lilijazwa na chombo maalum cha virutubisho ambacho kilitoa lishe kwa seli. Wiki chache baadaye, seli za kiinitete zilikua mboni mpya ya jicho. Aidha, sio tu jicho lilirejeshwa, lakini pia maono. Jicho jipya limekua pamoja na mishipa ya macho na mishipa ya kulisha, ikibadilisha kabisa chombo cha zamani cha maono. 37

Wanasayansi kutoka Chuo cha Sahlgrenska nchini Uswidi (The Sahlgrenska Academy) kwa mara ya kwanza walifanikiwa kukuza konea ya binadamu kutoka kwa seli shina. Hii itasaidia kuzuia kusubiri kwa muda mrefu kwa konea ya wafadhili katika siku zijazo. 38

Watafiti katika Chuo Kikuu cha California, Irvine, wakifanya kazi chini ya uongozi wa Hans Kairsted (HansKeirstead), iliyokuzwa kutoka seli shina ndani hali ya maabara retina ya safu nane ili kusaidia kukuza retina zilizo tayari kupandikiza kwa ajili ya matibabu ya hali ya upofu kama vile retinitis pigmentosa na kuzorota kwa seli. Sasa wanajaribu uwezekano wa kupandikiza retina kama hiyo katika mifano ya wanyama. 39

Tishu za neva

Watafiti katika Kituo cha RIKEN cha Biolojia ya Maendeleo, Kobe, Japani, wakiongozwa na Yoshiki Sasai, wamebuni mbinu ya kukuza tezi ya pituitari kutoka kwa seli shina.ambayo imepandikizwa kwa mafanikio kwenye panya.Wanasayansi walitatua tatizo la kuunda aina mbili za tishu kwa kuathiri seli za shina za embryonic za panya na vitu vinavyounda mazingira sawa na yale ambayo tezi ya pituitari huundwa. kuendeleza kiinitete, na kutoa ugavi mwingi wa oksijeni kwa seli. Matokeo yake, seli ziliunda muundo wa tatu-dimensional, nje sawa na tezi ya pituitari, iliyo na tata ya seli za endocrine ambazo hutoa homoni za pituitary. 40

Wanasayansi kutoka Maabara ya Teknolojia ya Simu ya Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Nizhny Novgorod wameweza kukua mtandao wa neural, kwa kweli, kipande cha ubongo. 41

Walikua mtandao wa neva kwenye matrices maalum - substrates za elektrodi nyingi ambazo huruhusu kurekodi shughuli za umeme za niuroni hizi katika hatua zote za ukuaji.

HITIMISHO

Mapitio ya hapo juu ya machapisho yanaonyesha kuwa tayari kuna mafanikio makubwa katika utumiaji wa viungo vya kukua kwa kutibu watu sio tu na tishu rahisi zaidi, kama vile ngozi na mifupa, lakini pia na viungo ngumu, kama vile kibofu cha mkojo au trachea. Teknolojia za kukuza viungo ngumu zaidi (moyo, ini, jicho, nk) bado zinafanyiwa kazi kwa wanyama. Mbali na kutumika katika upandikizaji, viungo hivyo vinaweza kutumika, kwa mfano, kwa majaribio ambayo yanachukua nafasi ya majaribio ya wanyama wa maabara, au kwa mahitaji ya sanaa (kama vile J. Vacanti alivyofanya). Kila mwaka matokeo mapya yanaonekana katika uwanja wa viungo vya kukua. Kulingana na utabiri wa wanasayansi, ukuzaji na utekelezaji wa mbinu ya kukuza viungo ngumu ni suala la wakati, na kuna uwezekano kwamba katika miongo ijayo mbinu hiyo itaendelezwa kwa kiwango ambacho kilimo cha viungo ngumu kitakuwa. sana kutumika katika dawa, kuchukua nafasi ya njia ya kawaida ya kupandikiza kutoka kwa wafadhili.

Vyanzo vya habari.

1Mfano wa bioengineering wa nyenzo za bioplastic "hyamatrix" Rakhmatullin R.R., Barysheva E.S., Rakhmatullina L.R. // Mafanikio ya sayansi ya kisasa ya asili. 2010. Nambari 9. S. 245-246.

2Mfumo wa "Biokol" kwa kuzaliwa upya kwa jeraha. Gavrilyuk B.K., Gavrilyuk V.B.// Teknolojia ya mifumo ya maisha. 2011. Nambari 8. S. 79-82.

3 Sun, G., Zhang, X., Shen, Y., Sebastian, R., Dickinson, L. E., Fox-Talbot, K., et al. Dextran hydrogel scaffolds huongeza majibu ya angiogenic na kukuza kuzaliwa upya kamili kwa ngozi wakati wa uponyaji wa jeraha la kuchoma. // Kesi za Chuo cha Kitaifa cha Sayansi cha Merika la Amerika, 108(52), 20976-20981.

7Grayson WL, Frohlich M, Yeager K, Bhumiratana S, Chan ME, Cannizzaro C, Wan LQ, Liu XS, Guo XE, Vunjak-Novakovic G: Mipandikizi ya mifupa ya binadamu yenye umbo la anatomiki. // Proc Natl Acad Sci U S A 2010, 107:3299-3304.

9Ferro F, na wengine. Utofautishaji wa seli shina inayotokana na tishu za adipose katika muundo wa tundu la meno lenye sura tatu.Am J Pathol. 2011 Mei;178(5):2299-310.

10Oshima M, Mizuno M, Imamura A, Ogawa M, Yasukawa M, et al. (2011) Uzalishaji Upya wa Meno Unaofanya Kazi Kwa Kutumia Kitengo cha Jino Kilichotengenezwa kwa Bioengineered kama Tiba ya Kurekebisha Kiungo Kilichokomaa. // PLoS ONE 6(7): e21531.

11Chang H Lee, James L Cook, Avital Mendelson, Eduardo K Moioli, Hai Yao, Jeremy J Mao Kuzaliwa upya kwa uso wa articular wa synovial ya sungura kwa homing ya seli: uthibitisho wa utafiti wa dhana // The Lancet, Volume 376, Toleo la 9739 , Kurasa 440 - 448, 7 Agosti 2010

16Saik, Jennifer E. na Gould, Daniel J. na Watkins, Emily M. na Dickinson, Mary E. na Magharibi, Jennifer L., Covalently immobilized platelet-derived growth factor-BB inakuza antiogenesis katika biomirnetic poly(ethylene glikoli) hidrojeli, ACTA BIOMATERIALIA, toleo la 7 na. 1 (2011), uk. 133--143

17Michael Olausson, Pradeep B Patil, Vijay Kumar Kuna, Priti Chougule, Nidia Hernandez, Ketaki Methe, Carola Kullberg-Lindh, Helena Borg, Hasse Ejnell, Prof Suchitra Sumitran-Holgersson. Kupandikiza mshipa wa allojeneki uliobuniwa kwa chembe chembe za shina moja kwa moja: utafiti wa uthibitisho wa dhana. // The Lancet, Volume 380, Toleo la 9838, Kurasa 230 - 237, 21 Julai 2012

18Megan K. Proulx, Shawn P. Carey, Lisa M. DiTroia, Craig M. Jones, Michael Fakharzadeh, Jacques P. Guyette, Amanda L. Clement, Robert G. Orr, Marsha W. Rolle, George D. Pins, Glenn R .Gaudette. Minyororo midogo ya Fibrin inasaidia ukuaji wa seli ya shina ya mesenchymal huku ikidumisha uwezo wa kutofautisha. // Jarida la Utafiti wa Vifaa vya Matibabu Sehemu ya A Juzuu 96A, Toleo la 2, kurasa 301–312, Februari 2011

19KofflerJ, na al. Upangaji wa mishipa ulioboreshwa huboresha ujumuishaji wa utendakazi wa vipandikizi vilivyobuniwa vya misuli ya mifupa.Proc Natl Acad Sci U S A.2011 Sep 6;108(36):14789-94. Epub 2011 Agosti 30.

20Giarratana, na wengine. Uthibitisho wa kanuni ya kuongezewa seli nyekundu za damu zinazozalishwa katika vitro. // Damu 2011, 118: 5071-5079;

21Joan E. Nichols, Joaquin Cortiella, Jungwoo Lee, Jean A. Niles, Meghan Cuddihy, Shaopeng Wang, Joseph Bielitzki, Andrea Cantu, Ron Mlcak, Esther Valdivia, Ryan Yancy, Matthew L. McClure, Nicholas A. Kotov. Analogi ya in vitro ya uboho wa binadamu kutoka kwa kiunzi cha 3D na jiometri ya fuwele ya koloidi iliyogeuzwa. // Biomaterials, Volume 30, Toleo la 6, Februari 2009, Kurasa 1071-1079 Uundaji upya wa chombo kupitia uundaji wa pandikizi la ini linaloweza kupandikizwa kwa kutumia matriki ya ini isiyo na seli. // Dawa ya Asili 16, 814–820 (2010)

27Shughuli za Kifalsafa za Jumuiya ya Kifalme. Bioengineering suala la Moyo. Eds Magdi Yacoub na Robert Nerem.2007 juzuu ya 362(1484): 1251-1518.

28GaebelR, na wengine. Kuunda seli za shina za binadamu na seli za mwisho kwa uchapishaji wa leza kwa kuzaliwa upya kwa moyo.Biomaterials. 2011 Septemba 10.

29Thomas H. Petersen, Elizabeth A. Calle, Liping Zhao, Eun Jung Lee, Liqiong Gui, MichaSam B. Raredon, Kseniya Gavrilov, Tai Yi, Zhen W. Zhuang, Christopher Breuer, Erica Herzog, Laura E. Niklason. Mapafu Yanayotengenezwa kwa Tishu kwa Upandikizaji wa Vivo. // Sayansi Julai 30, 2010: Vol. 329 nambari. ukurasa wa 5991 538-541

30Takatsugu Yamada, Hiromichi Kanehiro, Takeshi Ueda, Daisuke Hokuto, Fumikazu Koyama, Yoshiyuki Nakajima. Uzalishaji wa Utumbo Unaofanya Kazi ("iGut") Kutoka kwa Seli za Shina za Pluripotent za Kipanya. // Mkutano wa 2 wa Kimataifa wa SBE kuhusu Uhandisi wa Seli za Shina (2-5 Mei 2010) huko Boston (MA), Marekani.

31Keren Kaufman-Francis, Jacob Koffler, Noa Weinberg, Yuval Dor, Shulamit Levenberg. Vitanda vya Mishipa Vilivyoboreshwa Hutoa Ishara Muhimu kwa Seli za Kuzalisha Homoni za Kongosho. // PLoS ONE 7(7): e40741.

32Lai L, na wengine. Vizazi vya seli ya tezi ya epithelial vinavyotokana na kiini cha panya huongeza upatanisho wa seli za T baada ya upandikizaji wa uboho wa alojeni.Blood.2011 Jul 26.

33Renea A Taylor, Prue A Cowin, Gerald R Cunha, Martin Pera, Alan O Trounson, + et al. Uundaji wa tishu za kibofu cha binadamu kutoka kwa seli za shina za kiinitete. // Njia za Asili 3, 179-181

34Stephan P. Krotz, Jared C. Robins, Toni-Marie Ferruccio, Richard Moore, Margaret M. Steinhoff, Jeffrey R. Morgan na Sandra Carson. Ukomavu wa in vitro wa oocytes kupitia ovari bandia ya binadamu iliyotengenezwa tayari. // JARIDA LA USAIDIZI WA UZAZI NA Jenetiki Juzuu 27, Nambari 12 (2010), 743-750.

36Atlantida Raya-Rivera MD, Diego R Esquiliano MD, James J Yoo MD, Prof Esther Lopez-Bayghen PhD, Shay Soker PhD, Prof Anthony Atala MD Mikojo ya urethra iliyotengenezwa na tishu kwa wagonjwa wanaohitaji kujengwa upya: utafiti wa uchunguzi // The Lancet, Vol. 377 nambari. 9772pp 1175-1182

38Charles Hanson, Thorir Hardarson, Catharina Ellerström, Markus Nordberg, Gunilla Caisander, Mahendra Rao, Johan Hyllner, Ulf Stenevi, Kupandikizwa kwa seli za shina za kiinitete cha binadamu kwenye konea ya binadamu iliyojeruhiwa kwa kiasi // Acta Ophthalmologica, Acta Ophthalmologica 1227 Januari DOI: 10.1111/j.1755-3768.2011.02358.x

39Gabriel Nistor, Magdalene J. Seiler, Fengrong Yan, David Ferguson, Hans S. Keirstead. Tishu za 3D za mzalishaji wa awali wa retina zenye sura tatu zinazotokana na seli shina za kiinitete cha binadamu. // Jarida la Mbinu za Neuroscience, Juzuu 190, Toleo la 1, 30 Juni 2010, Kurasa 63-70

40Hidetaka Suga, Taisuke Kadoshima, Maki Minaguchi, Masatoshi Ohgushi, Mika Soen, Tokushige Nakano, Nozomu Takata, Takafumi Wataya, Keiko Muguruma, Hiroyuki Miyoshi, Shigenobu Yonemura, Yutaka Oiso & Yoshiki Sasai. Kujitengeneza kwa adenohypophysis ya kazi katika utamaduni wa tatu-dimensional. // Nature 480, 57–62 (01 Desemba 2011)

41Mukhina I.V., Khaspekov L.G. Teknolojia Mpya katika Neurobiolojia ya Majaribio: Mitandao ya Neural kwenye Mkusanyiko wa Multielectrode. Annals ya kliniki na majaribio ya neurology. 2010. №2. ukurasa wa 44-51.

Kabla ya kuendelea na mjadala wa mada ya kifungu hicho, nataka kufanya safari fupi juu ya mwili wa mwanadamu ni nini. Hii itasaidia kuelewa jinsi kazi ya kiungo chochote katika mfumo mgumu wa mwili wa mwanadamu ni muhimu, nini kinaweza kutokea katika tukio la kushindwa, na jinsi dawa ya kisasa inavyojaribu kutatua matatizo ikiwa chombo chochote kinashindwa.

Mwili wa mwanadamu kama mfumo wa kibaolojia

Mwili wa mwanadamu ni mfumo mgumu wa kibaolojia na muundo maalum na uliopewa kazi maalum. Ndani ya mfumo huu, kuna viwango kadhaa vya shirika. Ushirikiano wa juu ni kiwango cha viumbe. Inayofuata kwa mpangilio wa kushuka ni viwango vya kimfumo, ogani, tishu, seli na molekuli za shirika. Kazi iliyoratibiwa ya mwili mzima wa binadamu inategemea kazi iliyoratibiwa ya ngazi zote za mfumo.
Ikiwa mfumo fulani wa chombo au chombo haufanyi kazi vizuri, basi shida pia huathiri viwango vya chini vya shirika, kama vile tishu na seli.

Ngazi ya molekuli ni jengo la kwanza la jengo. Kama jina linamaanisha, mwili mzima wa mwanadamu, kama vile viumbe vyote vilivyo hai, una molekuli nyingi.

Kiwango cha seli kinaweza kufikiria kama muundo tofauti wa molekuli zinazounda seli tofauti.

Seli zikiunganishwa katika tishu za mofolojia tofauti na utendaji kazi huunda kiwango cha tishu.

Viungo vya binadamu vinaundwa na aina mbalimbali za tishu. Wanahakikisha utendaji wa kawaida wa chombo chochote. Hii ni kiwango cha chombo cha shirika.

Ngazi inayofuata ya shirika ni ya kimfumo. Viungo fulani vilivyounganishwa anatomiki hufanya kazi ngumu zaidi. Kwa mfano, mfumo wa utumbo, unaojumuisha viungo mbalimbali, huhakikisha digestion ya chakula kinachoingia ndani ya mwili, kunyonya kwa bidhaa za utumbo na kuondokana na mabaki yasiyotumiwa.
Na kiwango cha juu cha shirika ni kiwango cha viumbe. Mifumo yote na mifumo ndogo ya mwili hufanya kazi kama chombo cha muziki kilichopangwa vizuri. Kazi iliyoratibiwa ya ngazi zote inafanikiwa kutokana na utaratibu wa kujidhibiti, i.e. msaada kwa kiwango fulani cha viashiria mbalimbali vya kibiolojia. Kwa usawa kidogo katika kazi ya ngazi yoyote, mwili wa mwanadamu huanza kufanya kazi mara kwa mara.

Seli za shina ni nini?

Neno "seli za shina" lilianzishwa katika sayansi na mwanahistoria wa Kirusi A. Maksimov mwaka wa 1908. Seli shina (SCs) ni seli zisizo maalum. Pia huzingatiwa kama seli ambazo hazijakomaa. Wanapatikana katika karibu viumbe vyote vya multicellular, ikiwa ni pamoja na wanadamu. Seli hujizalisha zenyewe kwa kugawanyika. Wana uwezo wa kubadilisha katika seli maalumu, i.e. tishu na viungo mbalimbali vinaweza kuunda kutoka kwao.

Idadi kubwa ya SC kwa watoto wachanga na watoto, katika ujana, idadi ya seli za shina katika mwili hupungua kwa mara 10, na kwa watu wazima - kwa mara 50! Kupungua kwa kiasi kikubwa kwa idadi ya SC wakati wa kuzeeka, pamoja na magonjwa makubwa, hupunguza uwezo wa mwili wa kujitengeneza. Hitimisho lisilopendeza linafuata kutoka kwa hii: shughuli muhimu ya wengi mifumo muhimu viungo hupunguzwa.

Seli za shina na mustakabali wa dawa

Wanasayansi wa matibabu kwa muda mrefu wamezingatia plastiki ya SCs na uwezekano wa kinadharia wa kukua tishu mbalimbali na viungo vya mwili wa binadamu kutoka kwao. Kazi juu ya utafiti wa mali ya SC ilianza katika nusu ya pili ya karne iliyopita. Kama kawaida, tafiti za kwanza zilifanywa kwa wanyama wa maabara. Mwanzoni mwa karne yetu, majaribio yalianza kutumia SC kwa kukua tishu na viungo vya binadamu. Ninataka kuzungumza juu ya matokeo ya kuvutia zaidi katika mwelekeo huu.

Wanasayansi wa Kijapani mwaka 2004 walifanikiwa kukuza mishipa ya damu ya kapilari kutoka kwa SCs katika maabara.

Mwaka uliofuata, watafiti wa Marekani katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Florida waliweza kukuza seli za ubongo kutoka kwa SCs. Wanasayansi walisema kwamba chembe hizo zina uwezo wa kupandikiza kwenye ubongo, na zinaweza kutumika kutibu magonjwa kama vile Parkinson na Alzeima.

Mnamo 2006, wanasayansi wa Uswizi kutoka Chuo Kikuu cha Zurich walikuza valvu za moyo wa binadamu katika maabara yao. Kwa jaribio hili, SCs kutoka kwa maji ya amniotic zilitumiwa. Dk. S. Hörstrap anaamini kwamba mbinu hii inaweza kutumika kukuza vali za moyo kwa mtoto ambaye hajazaliwa ambaye ana kasoro za moyo. Baada ya kuzaliwa, mtoto anaweza kupandikizwa kwa vali mpya zilizokuzwa kutoka kwa seli za shina za maji ya amnioni.

Katika mwaka huo huo, madaktari wa Marekani walikua chombo kizima katika maabara - kibofu cha kibofu. SCs zilichukuliwa kutoka kwa mtu ambaye chombo hiki kilikuzwa. Dk E. Atala, mkurugenzi wa Taasisi ya Tiba ya Kuzaliwa upya, alisema kuwa seli na vitu maalum huwekwa katika fomu maalum, ambayo inabakia katika incubator kwa wiki kadhaa. Baada ya hayo, chombo kilichomalizika hupandikizwa kwa mgonjwa. Shughuli kama hizo sasa zinafanywa kama kawaida.

Mnamo 2007, katika kongamano la kimataifa la matibabu huko Yokohama, ripoti ya wataalam wa Kijapani kutoka Chuo Kikuu cha Tokyo juu ya majaribio ya kisayansi ya kushangaza iliwasilishwa. Kutoka kwa seli moja ya shina iliyochukuliwa kutoka kwenye konea na kuwekwa kwenye chombo cha virutubisho, iliwezekana kukua konea mpya. Wanasayansi walinuia kuanza utafiti wa kimatibabu na kutumia zaidi teknolojia hii katika matibabu ya macho.

Wajapani wanashikilia kiganja katika kukuza jino kutoka kwa seli moja. SC ilipandikizwa kwenye kiunzi cha collagen na majaribio yakaanza. Baada ya kukua, jino lilionekana kama la asili na lilikuwa na vipengele vyote, ikiwa ni pamoja na dentini, vyombo, enamel, nk. Jino hilo lilipandikizwa kwenye panya wa maabara, na likaendelea kuishi na kufanya kazi kama kawaida. Wanasayansi wa Kijapani wanaona matarajio makubwa ya kutumia njia hii katika kukuza jino kutoka kwa SC moja, ikifuatiwa na kuipandikiza kwenye jeshi la seli.

Madaktari wa Kijapani kutoka Chuo Kikuu cha Kyoto walifanikiwa kupata tishu za figo, tezi za adrenal na kipande cha mirija ya figo kutoka SC.

Kila mwaka, mamilioni ya watu ulimwenguni kote hufa kutokana na magonjwa ya moyo, ubongo, figo, ini, dystrophy ya misuli na kadhalika. Seli za shina zinaweza kusaidia katika matibabu yao. Walakini, kuna jambo moja ambalo linaweza kupunguza kasi ya utumiaji wa seli za shina katika mazoezi ya matibabu - hii ni ukosefu wa mfumo wa kisheria wa kimataifa: nyenzo zinaweza kuchukuliwa kutoka wapi, zinaweza kuhifadhiwa kwa muda gani, mgonjwa na wake wanapaswaje. daktari huingiliana wakati wa kutumia SC.

Pengine, mwenendo wa majaribio ya matibabu na maendeleo ya sheria hiyo inapaswa kwenda kwa mkono.

Mwanasayansi wa matibabu akiwa kazini

Kwa miaka mingi, wanasayansi duniani kote wamekuwa wakifanya kazi katika kuunda tishu na viungo vya kazi kutoka kwa seli. Mazoezi ya kawaida ni kukuza tishu mpya kutoka kwa seli za shina. Teknolojia hii imetengenezwa kwa miaka mingi na mara kwa mara huleta mafanikio. Lakini hakikisha kikamilifu kiasi kinachohitajika viungo bado haziwezekani, kwani inawezekana kukua chombo kwa mgonjwa fulani tu kutoka kwa seli zake za shina.

Wanasayansi kutoka Uingereza wamefaulu katika kile ambacho hakuna mtu ameweza kufanya hadi sasa - kupanga upya seli na kukuza chombo cha kufanya kazi kutoka kwao. Hii itaruhusu katika siku zijazo inayoonekana kutoa viungo kwa ajili ya upandikizaji kwa wote wanaohitaji.

Viungo vinavyokua kutoka kwa seli za shina

Viungo vinavyokua kutoka kwa seli za shina vimejulikana kwa madaktari kwa muda mrefu. Seli za shina ni vizazi vya seli zote za mwili. Wanaweza kuchukua nafasi ya seli zilizoharibiwa na zinalenga kurejesha mwili. Kiasi cha juu zaidi ya seli hizi hutokea kwa watoto baada ya kuzaliwa, na kwa umri idadi yao hupungua. Kwa hiyo, hatua kwa hatua uwezo wa mwili wa kujiponya hupunguzwa.

Viungo vingi vinavyofanya kazi kikamilifu kutoka kwa seli za shina tayari vimeundwa duniani, kwa mfano, mwaka wa 2004, capillaries na mishipa ya damu iliundwa kutoka kwao huko Japan. Na mnamo 2005, wanasayansi wa Amerika waliweza kuunda seli za ubongo. Mnamo 2006, valves za moyo wa mwanadamu kutoka kwa seli za shina ziliundwa nchini Uswizi. Mnamo 2006, tishu za ini ziliundwa nchini Uingereza. Hadi leo, wanasayansi wameshughulikia karibu tishu zote za mwili, hata meno mzima.

Jaribio la kupendeza sana lilifanywa huko USA - walikua moyo mpya kwenye sura kutoka kwa ile ya zamani. Moyo wa wafadhili kuondolewa kwa misuli na kujenga misuli mpya kutoka kwa seli za shina. Hii inaondoa kabisa uwezekano wa kukataa chombo cha wafadhili, kwani inakuwa "ya mtu mwenyewe". Kwa njia, kuna maoni kwamba kama sura, itawezekana kutumia moyo wa nguruwe, ambao unafanana sana na mwanadamu.

Njia mpya ya kukuza viungo vya kupandikiza (Video)

Hasara kuu ya njia iliyopo ya viungo vya kukua ni haja ya uzalishaji wao wa seli za shina za mgonjwa mwenyewe. Sio kila mgonjwa anayeweza kuchukua seli za shina, na hata zaidi, sio kila mtu ana seli zilizohifadhiwa tayari. Lakini hivi karibuni, watafiti katika Chuo Kikuu cha Edinburgh waliweza kupanga upya seli za mwili kwa njia ambayo zinawawezesha kukua viungo muhimu kutoka kwao. Kulingana na utabiri maombi pana Teknolojia hii itawezekana katika miaka 10 hivi.

Nakala hii inatoa habari juu ya mafanikio yaliyopo katika ukuzaji wa viungo vya kibaolojia.

Kuna idadi ya njia mbadala za kurejesha utendaji wa chombo kwa wagonjwa katika tukio la jeraha kubwa:

Kuchochea kwa michakato ya kuzaliwa upya katika mwili. Mbali na athari za kifamasia, mazoezi hutumia utaratibu wa kuanzisha seli za shina ndani ya mwili, ambazo zina uwezo wa kugeuka kuwa seli kamili za kazi za mwili. Matokeo chanya tayari yamepatikana katika matibabu ya magonjwa mbalimbali kwa msaada wa seli za shina, ikiwa ni pamoja na magonjwa ya kawaida katika jamii, kama vile mashambulizi ya moyo, kiharusi, magonjwa ya neurodegenerative, kisukari na wengine. Hata hivyo, ni wazi kwamba njia hiyo ya matibabu inatumika tu kutengeneza uharibifu mdogo kwa viungo.
Kukamilika kwa kazi za viungo kwa msaada wa vifaa vya asili isiyo ya kibaolojia. Hizi zinaweza kuwa vifaa vya ukubwa mkubwa ambavyo wagonjwa huunganishwa kwa muda fulani (kwa mfano, mashine za hemodialysis kwa kushindwa kwa figo). Pia kuna mifano ya vifaa vinavyoweza kuvaliwa, au vifaa vilivyowekwa ndani ya mwili (kuna chaguzi za kufanya hivyo, kuacha chombo cha mgonjwa mwenyewe, hata hivyo, wakati mwingine huondolewa, na kifaa kinachukua kabisa kazi zake, kama katika kesi ya kutumia. moyo wa bandia wa AbioCor). Katika baadhi ya matukio, vifaa vile hutumiwa wakati wa kusubiri kuonekana kwa chombo muhimu cha wafadhili. Hadi sasa, analogues zisizo za kibaolojia ni duni sana kwa ukamilifu kwa viungo vya asili.
Matumizi ya viungo vya wafadhili. Viungo vya wafadhili vilivyopandikizwa kutoka kwa mtu mmoja hadi mwingine tayari vinatumika sana na wakati mwingine kwa mafanikio katika mazoezi ya kliniki. Hata hivyo, mwelekeo huu unakabiliwa na matatizo kadhaa, kama vile uhaba mkubwa wa viungo vya wafadhili, tatizo la kukataliwa kwa chombo cha kigeni na mfumo wa kinga, nk haijatekelezwa. Hata hivyo, utafiti unaendelea ili kuboresha ufanisi wa xenotransplantation, kwa mfano, kupitia marekebisho ya maumbile.
Viungo vya kukua. Viungo vinaweza kukuzwa kwa njia ya bandia katika mwili wa binadamu na nje ya mwili. Katika baadhi ya matukio, inawezekana kukua chombo kutoka kwa seli za mtu ambaye atapandikizwa. Njia kadhaa zimetengenezwa kwa kukuza viungo vya kibaolojia, kwa mfano, kwa kutumia vifaa maalum vinavyofanya kazi kwa kanuni ya printa ya 3D. Mwelekeo unaozingatiwa ni pamoja na pendekezo juu ya uwezekano wa kukua, kuchukua nafasi ya mwili wa binadamu ulioharibiwa na ubongo uliohifadhiwa, kiumbe kinachoendelea kwa kujitegemea, clone - "mmea" (na uwezo wa kufikiri wa walemavu).
Miongoni mwa chaguzi nne zilizoorodheshwa za kutatua tatizo la upungufu wa kazi za chombo, ni kilimo chao ambacho kinaweza kuwa njia ya asili ya mwili kupona kutokana na majeraha makubwa.

Mafanikio na matarajio katika kilimo cha viungo vya mtu binafsi kwa mahitaji ya dawa

Kilimo cha tishu

Kukua tishu rahisi ni teknolojia ambayo tayari ipo na hutumiwa katika mazoezi.

Ngozi

Marejesho ya maeneo yaliyoharibiwa ya ngozi tayari ni sehemu ya mazoezi ya kliniki. Katika baadhi ya matukio, mbinu hutumiwa kurejesha ngozi ya mtu mwenyewe, kwa mfano, mwathirika wa kuchomwa kwa njia ya athari maalum. Hii ni, kwa mfano, iliyotengenezwa na R.R. Rakhmatullin bioplastic nyenzo hyamatrix, au biocol, iliyotengenezwa na timu inayoongozwa na B.K. Gavrilyuk. Hydrogel maalum pia hutumiwa kukuza ngozi kwenye tovuti ya kuchoma.

Njia za uchapishaji wa vipande vya tishu za ngozi kwa kutumia printa maalum pia zinatengenezwa. Teknolojia hizo zinaundwa, kwa mfano, na watengenezaji kutoka vituo vya Marekani vya dawa za kurejesha AFIRM na WFIRM.

Dk. Jorg Gerlach na wenzake katika Taasisi ya Tiba ya Kurekebisha Upya katika Chuo Kikuu cha Pittsburg wamevumbua kifaa cha kupandikiza ngozi ambacho kitasaidia watu kupona haraka kutokana na majeraha ya moto ya ukali tofauti. Skin Gun hunyunyizia suluhisho kwa seli shina zake kwenye ngozi iliyoharibika ya mwathiriwa. Kwa sasa, njia mpya ya matibabu iko katika hatua ya majaribio, lakini matokeo tayari yanavutia: kuchoma kali huponya katika siku chache tu.

Mifupa

Timu ya Chuo Kikuu cha Columbia inayoongozwa na Gordana Vunjak-Novakovic ilipata kutoka kwa seli shina zilizopandwa kwenye kiunzi kipande cha mfupa sawa na kile cha kiungo cha temporomandibular.

Wanasayansi kutoka kampuni ya Israeli Bonus Biogroup (mwanzilishi na Mkurugenzi Mtendaji - Pai Meretzki, Shai Meretzki) wanabuni mbinu za kukuza mfupa wa binadamu kutoka kwa tishu za adipose za mgonjwa zilizopatikana kwa njia ya liposuction. Mfupa uliokua kwa njia hii tayari umepandikizwa kwa mafanikio kwenye paw ya panya.

Meno

Wanasayansi wa Kiitaliano kutoka Chuo Kikuu cha Udine waliweza kuonyesha kwamba idadi ya seli za shina za mesenchymal zilizopatikana kutoka kwa seli moja ya tishu ya adipose katika vitro, hata kwa kukosekana kwa tumbo maalum ya kimuundo au substrate, inaweza kutofautishwa katika muundo unaofanana na vijidudu vya jino. .

Katika Chuo Kikuu cha Tokyo, wanasayansi wamekuza meno kamili kutoka kwa seli za shina za panya, zenye mifupa ya meno na nyuzi zinazounganishwa, na kufanikiwa kuipandikiza kwenye taya za wanyama.

gegedu

Wataalamu kutoka Chuo Kikuu cha Columbia Medical Center (Columbia University Medical Center), wakiongozwa na Jeremy Mao (Jeremy Mao) imeweza kurejesha articular cartilage ya sungura.

Kwanza, watafiti waliondoa tishu za cartilage ya pamoja ya bega kutoka kwa wanyama, pamoja na safu ya msingi ya tishu za mfupa. Kisha, scaffolds za collagen ziliwekwa mahali pa tishu zilizoondolewa.

Mnamo 1997, daktari wa upasuaji Jay Vscanti wa Hospitali Kuu ya Massachusetts huko Boston alifanikiwa kutengeneza sikio la mwanadamu nyuma ya panya kwa kutumia seli za cartilage.

Vyombo

Watafiti kutoka kundi la Profesa Ying Zheng (Ying Zheng) wamekuza vyombo vilivyojaa kwenye maabara, baada ya kujifunza kudhibiti ukuaji wao na kuunda miundo tata kutoka kwao. Vyombo huunda matawi, humenyuka kwa kawaida kwa vitu vinavyozuia, kusafirisha damu hata kupitia pembe kali.

Wanasayansi wakiongozwa na Mwenyekiti wa Chuo Kikuu cha Rice Jennifer West na mwanafiziolojia wa molekuli Mary Dickinson wa Chuo Kikuu cha Rice (BCM) wamepata njia yao ya kukuza mishipa ya damu, ikiwa ni pamoja na kapilari, kwa kutumia kama nyenzo ya msingi ya polyethilini glikoli (PEG) - plastiki isiyo na sumu. Wanasayansi wamerekebisha PEG ili kuiga matrix ya ziada ya seli ya mwili.

Kisha waliiunganisha na aina mbili za chembe zinazohitajika kuunda mishipa ya damu. Kwa kutumia mwanga kugeuza nyuzi za polima za PEG kuwa jeli ya pande tatu, waliunda haidrojeli laini iliyo na chembe hai na mambo ya ukuaji. Matokeo yake, wanasayansi waliweza kuchunguza jinsi seli zinavyounda polepole capillaries katika molekuli ya gel.

Sehemu ya mshipa wa iliaki yenye urefu wa takriban sentimita 9, iliyopatikana kutoka kwa wafadhili aliyekufa, iliondolewa kwenye seli za wafadhili. Seli za shina za msichana ziliwekwa ndani ya kiunzi cha protini kilichobaki. Wiki mbili baadaye, upasuaji ulifanyika ili kupandikiza mshipa wenye misuli laini na endothelium iliyokua ndani yake.

Zaidi ya mwaka mmoja umepita tangu upasuaji huo, hakuna kingamwili za kupandikiza zilipatikana katika damu ya mgonjwa, na afya ya mtoto ikaboreka.

misuli

Watafiti katika Taasisi ya Worcester Polytechnic (Marekani) walifanikiwa kurekebisha jeraha kubwa katika tishu za misuli kwenye panya kwa kukua na kupandikiza nyuzinyuzi ndogo zinazojumuisha protini polima fibrin iliyopakwa safu ya seli za misuli ya binadamu.

Damu

Uboho wa mfupa

Uboho wa mfupa ulioundwa kwa ajili ya uzalishaji wa seli za damu umeundwa kwa mafanikio kwa mara ya kwanza na watafiti katika Maabara ya Uhandisi wa Kemikali ya Chuo Kikuu cha Michigan inayoongozwa na Nicholas Kotov. Kwa msaada wake, tayari inawezekana kupata seli za shina za hematopoietic na B-lymphocytes - seli za mfumo wa kinga zinazozalisha antibodies.

Kukua viungo ngumu

Kibofu cha mkojo

Dk. Anthony Atala na wenzake katika Chuo Kikuu cha Wake Forest nchini Marekani wanakuza kibofu kutoka kwa seli za wagonjwa wenyewe na kuzipandikiza kwa wagonjwa. Walichagua wagonjwa kadhaa na kuchukua biopsy ya kibofu kutoka kwao - sampuli za nyuzi za misuli na seli za urothelial. Seli hizi ziliongezeka kwa muda wa wiki saba hadi nane katika vyombo vya petri kwenye msingi wenye umbo la Bubble. Kisha viungo vilivyokua kwa njia hii vilishonwa ndani ya miili ya wagonjwa. Ufuatiliaji wa wagonjwa kwa miaka kadhaa ulionyesha kuwa viungo vilifanya kazi vizuri, bila athari mbaya za matibabu ya zamani. Kwa kweli, hii ni mara ya kwanza kwa chombo cha kutosha cha kutosha, badala ya tishu rahisi kama vile ngozi na mifupa, imekuzwa katika vitro na kupandikizwa ndani ya mwili wa binadamu. Timu hii pia inaunda njia za kukuza tishu na viungo vingine.

Trachea

Profesa Macchiarini anashirikiana kikamilifu na watafiti wa Kirusi, ambayo ilifanya iwezekanavyo kufanya shughuli za kwanza za kupandikiza trachea iliyokua nchini Urusi.

figo

Tishu hiyo ilikuzwa kwenye kiunzi kilichotengenezwa kutoka kwa nyenzo ya kujiharibu iliyoundwa katika Shule ya Matibabu ya Harvard na umbo la figo ya kawaida.

Figo zilizosababishwa, karibu urefu wa 5 cm, ziliwekwa kwenye ng'ombe karibu na viungo kuu. Kama matokeo, figo ya bandia ilianza kutoa mkojo kwa mafanikio.

Ini

Moyo

Mapafu

Wanasayansi wa Marekani kutoka Chuo Kikuu cha Yale (Chuo Kikuu cha Yale), wakiongozwa na Laura Niklason (Laura Niklason) wamekua katika mapafu ya maabara (kwenye tumbo la ziada la wafadhili).

Matumbo

Kundi la watafiti wa Kijapani katika Chuo Kikuu cha Matibabu cha Nara, wakiongozwa na Yoshiyuki Nakajima, wamefaulu kuunda kipande cha matumbo ya panya kutoka kwa seli za shina za pluripotent.

Vipengele vyake vya kazi, muundo wa misuli, seli za ujasiri zinahusiana na utumbo wa kawaida. Kwa mfano, inaweza kupata mkataba wa kuhamisha chakula.

Kongosho

Kupandikiza tishu kama hizo kwenye panya wa kisukari kulisababisha kupungua kwa kiwango cha sukari kwenye damu kwa wanyama.

thymus

Wanasayansi kutoka Kituo cha Afya cha Chuo Kikuu cha Connecticut (Marekani) wamebuni mbinu ya upambanuzi unaolengwa wa seli za kiinitete cha panya (ESCs) hadi seli za kizazi cha epithelial ya thymic (PET), ambazo zilitofautishwa katika seli za thymus katika vivo na kurejesha muundo wake wa kawaida.

Tezi dume

Ovari

Timu inayoongozwa na Sandra Carson wa Chuo Kikuu cha Brown ilifanikiwa kukuza mayai ya kwanza katika kiungo kilichoundwa na maabara, kutoka kwenye vesicle changa ya Graafian hadi ukomavu kamili.

uume, urethra

Macho, koni, retina

Wanasayansi kutoka Chuo cha Sahlgrenska nchini Uswidi wamefanikiwa kukuza konea ya binadamu kutoka kwa seli shina kwa mara ya kwanza. Hii itasaidia kuzuia kusubiri kwa muda mrefu kwa konea ya wafadhili katika siku zijazo.

Watafiti katika Chuo Kikuu cha California, Irvine, wakiongozwa na Hans Keirstead, wamekuza retina yenye safu nane kutoka kwa seli shina kwenye maabara, ambayo itasaidia kutengeneza retina zilizo tayari kupandikiza kwa ajili ya matibabu ya hali ya upofu kama vile retinitis pigmentosa na kuzorota kwa seli. Sasa wanajaribu uwezekano wa kupandikiza retina kama hiyo katika mifano ya wanyama.

Tishu za neva

Watafiti katika Kituo cha RIKEN cha Biolojia ya Maendeleo, Kobe, Japani, wakiongozwa na Yoshiki Sasai, wamebuni mbinu ya kukuza tezi za pituitari kutoka kwa seli shina ambazo zimepandikizwa kwa mafanikio katika panya. Wanasayansi walitatua tatizo la kuunda aina mbili za tishu kwa kufichua seli shina za kiinitete cha panya kwa vitu vinavyounda mazingira sawa na yale ambayo tezi ya pituitari ya kiinitete kinachokua huundwa, na kutoa usambazaji mwingi wa oksijeni kwa seli. Matokeo yake, seli ziliunda muundo wa tatu-dimensional, nje sawa na tezi ya pituitari, iliyo na tata ya seli za endocrine ambazo hutoa homoni za pituitary.

Wanasayansi kutoka Maabara ya Teknolojia ya Simu ya Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Nizhny Novgorod wameweza kukua mtandao wa neural, kwa kweli, kipande cha ubongo.

Walikua mtandao wa neural kwenye matrices maalum - substrates nyingi za electrode zinazokuwezesha kurekodi shughuli za umeme za neurons hizi katika hatua zote za ukuaji.

Hitimisho

Mapitio ya hapo juu ya machapisho yanaonyesha kuwa tayari kuna mafanikio makubwa katika utumiaji wa kilimo cha chombo kutibu watu sio tu na tishu rahisi zaidi, kama vile ngozi na mifupa, lakini pia na viungo ngumu, kama vile kibofu cha mkojo au trachea. Teknolojia za kukuza viungo ngumu zaidi (moyo, ini, jicho, nk) bado zinafanyiwa kazi kwa wanyama. Mbali na kutumika katika upandikizaji, viungo hivyo vinaweza kutumika, kwa mfano, kwa majaribio ambayo yanachukua nafasi ya majaribio ya wanyama wa maabara, au kwa mahitaji ya sanaa (kama vile J. Vacanti alivyofanya). Kila mwaka matokeo mapya yanaonekana katika uwanja wa viungo vya kukua. Kulingana na utabiri wa wanasayansi, ukuzaji na utekelezaji wa mbinu ya kukuza viungo ngumu ni suala la wakati, na kuna uwezekano kwamba katika miongo ijayo mbinu hiyo itaendelezwa kwa kiwango ambacho kilimo cha viungo ngumu kitakuwa. sana kutumika katika dawa, kuchukua nafasi ya njia ya kawaida ya kupandikiza kutoka kwa wafadhili.