Inimorganite kasvatamine siirdamiseks: saavutused ja väljavaated

Sisukord:

Inimorganite kasvatamine siirdamiseks: saavutused ja väljavaated
Inimorganite kasvatamine siirdamiseks: saavutused ja väljavaated
Anonim

Inimkonna, nimelt teaduse ja tehnoloogia, postindustriaalsed arengumäärad on nii suured, et neid ei osatud 100 aastat tagasi ette kujutada. See, mida varem loeti ainult populaarulmekirjanduses, on nüüd ilmunud ka pärismaailma.

21. sajandi meditsiini arengutase on kõrgem kui kunagi varem. Varem surmavateks peetud haigusi ravitakse tänapäeval eduk alt. Kuid onkoloogia, AIDSi ja paljude teiste haiguste probleemid pole veel lahendatud. Õnneks leitakse nendele probleemidele lähiajal lahendus, millest üks on inimorganite kasvatamine.

Bioinseneri põhitõed

Teadus, mis kasutab bioloogia informatsioonilist baasi ning kasutab oma probleemide lahendamiseks analüütilisi ja sünteetilisi meetodeid, sai alguse mitte nii kaua aega tagasi. Erinev alt tavapärasest inseneriteadusest, mis kasutab oma tegevuses tehnikateadusi, enamasti matemaatikat ja füüsikat, läheb biotehnoloogia kaugemale ja kasutab uuenduslikke meetodeid molekulaarbioloogia näol.

Molekulaarbioloogia
Molekulaarbioloogia

Äsja vermitud teadus- ja tehnikasfääri üks peamisi ülesandeid on tehiselundite kasvatamine laboris nende edasiseks siirdamiseks patsiendi kehasse, kelle organ on kahjustuse või seisundi halvenemise tõttu ebaõnnestunud. Kolmemõõtmeliste rakustruktuuride põhjal on teadlastel õnnestunud edusamme teha erinevate haiguste ja viiruste mõju uurimisel inimorganite aktiivsusele.

Siiani pole need kahjuks täisväärtuslikud elundid, vaid ainult organellid - rudimendid, lõpetamata rakkude ja kudede kogu, mida saab kasutada ainult katseproovidena. Nende jõudlust ja elamisvõimet testitakse katseloomadel, peamiselt erinevatel närilistel.

Ajalooline viide. Transplantoloogia

Bioinseneri kui teaduse kasvule eelnes pikk bioloogia ja teiste teaduste arenguperiood, mille eesmärgiks oli inimkeha uurimine. Juba 20. sajandi alguses sai oma arengule tõuke siirdamine, mille ülesandeks oli uurida doonorelundi siirdamise võimalust teisele inimesele. Doonororganeid mõnda aega säilitavate tehnikate loomine, samuti kogemuste ja üksikasjalike siirdamisplaanide olemasolu võimaldas kogu maailma kirurgidel 60ndate lõpus eduk alt siirdada selliseid elundeid nagu süda, kopsud, neerud.

Siirdamise protsess
Siirdamise protsess

Praegu on siirdamise põhimõte kõige tõhusam juhul, kui patsient on surmaohus. Põhiprobleemiks on terav doonorelundite nappus. Patsiendid võivadootamata aastaid oma järjekorda ootama. Lisaks on suur oht, et siirdatud doonorelund ei pruugi retsipiendi organismis juurduda, kuna patsiendi immuunsüsteem käsitleb seda võõrkehana. Selle nähtuse vastandina leiutati immunosupressandid, mis aga pigem halvavad kui ravivad – inimese immuunsus nõrgeneb katastroofiliselt.

Kunstliku loomise eelised siirdamise ees

Üks peamisi konkurentsierinevusi elundite kasvatamise ja doonorilt siirdamise meetodi vahel on see, et laboris on võimalik toota elundeid tulevase retsipiendi kudede ja rakkude põhjal. Põhimõtteliselt kasutatakse tüvirakke, millel on võime diferentseeruda teatud kudede rakkudeks. Teadlane suudab seda protsessi väljastpoolt juhtida, mis vähendab oluliselt riski, et inimese immuunsüsteem edaspidi elundi tagasi lükkab.

Kasvavad elundid rakkudest
Kasvavad elundid rakkudest

Lisaks võib kunstliku elundite kasvatamise meetod toota neid piiramatul hulgal, rahuldades seeläbi miljonite inimeste elulisi vajadusi. Masstootmise põhimõte vähendab oluliselt elundite hinda, säästes miljoneid inimelusid ja suurendades oluliselt inimeste ellujäämist ning lükates edasi bioloogilise surma kuupäeva.

Saavutused biotehnoloogia vallas

Täna on teadlased võimelised kasvatama tulevaste elundite algeid – organelle, millel testitakse erinevaid haigusi, viirusi ja infektsioone, et protsessi jälgida.nakkusi ja arendada vastumeetmeid. Organellide toimimise edukust kontrollitakse nende siirdamisega loomade kehasse: küülikutele, hiirtele.

Kaasaegsed edusammud
Kaasaegsed edusammud

Samuti väärib märkimist, et biotehnoloogia on saavutanud teatud edu täisväärtuslike kudede loomisel ja isegi tüvirakkudest elundite kasvatamisel, mida kahjuks ei saa nende töövõimetuse tõttu veel inimesele siirdada. Kuid praegu on teadlased õppinud, kuidas kunstlikult luua kõhre, veresooni ja muid ühendavaid elemente.

Nahk ja luud

Mitte nii kaua aega tagasi õnnestus Columbia ülikooli teadlastel luua luufragment, mis sarnaneb ehituselt alalõualuu liigesega, mis ühendab seda koljupõhjaga. Fragment saadi tüvirakkude kasutamisega, nagu elundite kasvatamisel. Veidi hiljem õnnestus Iisraeli ettevõttel Bonus BioGroup leiutada uus meetod inimluu taasloomiseks, mida katsetati eduk alt närilise peal – selle ühte käppa siirdati kunstlikult kasvatatud luu. Sel juhul kasutati jällegi tüvirakke, ainult need saadi patsiendi rasvkoest ja asetati seejärel geelitaolisele luuraamile.

Alalõug
Alalõug

Alates 2000. aastatest on arstid kasutanud põletuste raviks spetsiaalseid hüdrogeele ja kahjustatud naha loomuliku regenereerimise meetodeid. Kaasaegsed katsetehnikad võimaldavad raskeid põletushaavu ravida mõne päevaga. Niinimetatud Skin Gun pihustidspetsiaalne segu patsiendi tüvirakkudega kahjustatud pinnal. Samuti on tehtud suuri edusamme stabiilselt toimiva naha loomisel koos vere- ja lümfisoontega.

Elundite kasvatamine rakkudest

Hiljuti õnnestus Michigani teadlastel kasvatada lihaskoe laboratoorses osas, mis on aga poole nõrgem kui originaal. Samamoodi lõid Ohio teadlased kolmemõõtmelisi maokudesid, mis suutsid toota kõiki seedimiseks vajalikke ensüüme.

Jaapani teadlased on teinud peaaegu võimatut – kasvatanud täielikult toimiva inimsilma. Siirdamise probleem seisneb selles, et silma nägemisnärvi ei ole veel võimalik aju külge kinnitada. Texases oli võimalik ka kunstlikult kopse kasvatada bioreaktoris, kuid ilma veresoonteta, mis seab nende toimivuse kahtluse alla.

Arenguväljavaated

Ajaloo hetk, mil inimesele saab siirdada enamiku kunstlikes tingimustes loodud elunditest ja kudedest, ei möödu kaua. Juba praegu on teadlased kogu maailmast välja töötanud projekte, eksperimentaalseid proove, millest mõned ei jää originaalidele alla. Naha, hambaid, luid ja kõiki siseorganeid saab mõne aja pärast luua laborites ja müüa abivajajatele.

Uued tehnoloogiad
Uued tehnoloogiad

Uued tehnoloogiad kiirendavad ka biotehnoloogia arengut. Paljudes inimelu valdkondades lai alt levinud 3D-printimine tuleb kasuksosana uute elundite kasvatamisest. 3D-bioprintereid on eksperimentaalselt kasutatud alates 2006. aastast ning tulevikus on nendega võimalik luua 3D-toimivaid bioloogiliste elundite mudeleid, viies rakukultuurid üle bioühilduvale alusele.

Üldine järeldus

Bioinsener kui teadus, mille eesmärgiks on kudede ja elundite kasvatamine nende edasiseks siirdamiseks, sündis mitte nii kaua aega tagasi. Tema edusammude hüppelist tempot iseloomustavad märkimisväärsed saavutused, mis päästavad tulevikus miljoneid elusid.

Tüvirakkudest kasvatatud luud ja siseorganid kaotavad vajaduse doonororganite järele, mida niigi napib. Juba praegu on teadlastel palju arendusi, mille tulemused ei ole veel kuigi produktiivsed, kuid millel on suur potentsiaal.

Soovitan: