טיפוח מלאכותי של אנשים. צעד אחד קרוב יותר. איך מגדלים איברים

תאי גזע לא מובחנים, הנמצאים בשימוש פעיל ברפואה, הם הבסיס להתפתחות של מוח, דם או כל תאי איברים אחרים. בפרמקולוגיה וקוסמטולוגיה מודרנית, החומר הביולוגי הזה הוא תרופה בעלת ערך. מומחים למדו כיצד לגדל אותו בעצמם לצרכים שונים: למשל, לקחת חומר דם טבורי, שנמצא בשימוש נרחב לשיקום וחיזוק המערכת החיסונית.

מהם תאי גזע

בשפה פשוטה, STs (תאי גזע לא מובחנים) הם ה"אבות" של תאים רגילים, מהם יש מאות אלפי מינים. תאים רגילים אחראים לבריאותנו, מבטיחים תפקוד תקין של מערכות חיוניות, גורמים ללב שלנו לפעום ולמוח לעבוד, הם אחראים על העיכול, על יופי העור והשיער.

היכן נמצאים תאי גזע

למרות הנתון המרשים של 50 מיליארד חתיכות, למבוגר יש חומר כה יקר בכמויות קטנות מאוד. עיקר התאים מצוי במח העצם (תאים מזנכימליים ותאי סטרומה) ​​ובשומן התת עורי, השאר מפוזרים באופן שווה בכל הגוף.

העובר נוצר בצורה שונה. מיליארדי תאי גזע נוצרים לאחר חלוקת הזיגוטה, שהיא תוצאה של היתוך של גמטות זכר ונקבה. הזיגוטה מכילה לא רק מידע גנטי, אלא גם תוכנית להתפתחות עקבית. עם זאת, במהלך העובר, תפקידו היחיד הוא חלוקה. אין עוד משימות מלבד העברת הזיכרון הגנטי לדור הבא. התאים של חלוקת הזיגוטה הם תאי גזע, ליתר דיוק, עובריים.

נכסים

תאים בוגרים נמצאים במנוחה עד שכל אחת ממערכות הרגולציה נותנת אות לסכנה. STs מופעלים ומגיעים לאזור הפגוע דרך זרם הדם, שם, בקריאת מידע מה"שכנים", הם הופכים לעצם, כבד, שרירים, עצבים ורכיבים אחרים, וממריצים את הרזרבות הפנימיות של הגוף לשחזור רקמות.

כמות חומר הנס פוחתת עם הגיל, וההפחתה מתחילה בגיל צעיר מאוד - 20 שנה. עד גיל 70, נותרו מעט מאוד תאים, שארית דלה זו תומכת בתפקוד מערכות תומכות החיים של הגוף. בנוסף, STs "המיושנים" מאבדים חלקית את הרבגוניות שלהם, הם לא יכולים עוד להפוך לשום סוג של רקמה. לדוגמה, האפשרות של התמרה לרכיבי עצב ודם נעלמת.

בשל היעדר רכיבים המטופואטיים האחראים על היווצרות הדם, אדם בגיל מבוגר מתכסה בקמטים ומתייבש בשל העובדה שהעור אינו מקבל עוד תזונה מספקת. חומר עוברי הוא המסוגל ביותר לגלגול נשמות, ולכן היקר ביותר. STs כאלה יכולים להיוולד מחדש לכל סוג של רקמה בגוף, לשחזר במהירות חסינות ולעורר את האיבר להתחדש.

זנים

אולי נראה שיש רק שני סוגים של תאי גזע: עובריים ותאים שנמצאים בגופו של אדם שנולד. אבל זה לא. הם מסווגים לפי פלוריפוטנטיות (היכולת להפוך לסוגים אחרים של רקמות):

• תאים טוטיפוטנטיים;
• פלוריפוטנטי;
• רב פוטנציאלי.

הודות לסוג האחרון, כפי שהשם מרמז, אתה יכול לקבל כל רקמה בגוף האדם. זה לא הסיווג היחיד. ההבדל הבא יהיה בשיטת השגת:

• עוּבָּרִי;
• עוּבָּרִי;
• לאחר לידה.

CT עוברי נלקח מעוברים בני מספר ימים. תאי עובר הם חומר ביולוגי שנאסף מרקמות העוברים לאחר הפלה. העוצמה שלהם נמוכה במקצת בהשוואה לעוברים בני שלושה ימים. ההשקפה שלאחר הלידה היא החומר הביולוגי של אדם שנולד, המתקבל, למשל, מדם טבורי.

גידול תאי גזע

בחקר המאפיינים של תאי גזע עובריים, מדענים הגיעו למסקנה שחומר זה אידיאלי להשתלה, מכיוון שהוא יכול להחליף כל רקמה בגוף האדם. רכיבים עובריים מתקבלים מרקמות העוברים שאינן בשימוש, אשר גדלים בתחילה לצורך הזרעה מלאכותית. עם זאת, השימוש בעוברים מעלה התנגדויות אתיות, כתוצאה מכך, מדענים גילו סוג חדש של תאי גזע - פלוריפוטנטיים המושרים.

תאים פלוריפוטנטיים מושרים (iPS) הסירו חששות אתיים ללא אובדן מאפיינים ייחודייםשיש לעוברים. החומר לטיפוחם אינו עוברים, אלא תאים מובחנים בוגרים של החולה, אשר מוסרים מהגוף, ולאחר עבודה במצע תזונתי מיוחד, הם מוחזרים בחזרה, אך עם איכויות מעודכנות.

יישום

השימוש ב-ST רחב מאוד. קשה לקבוע את האזורים שבהם הם משמשים. רוב המדענים אומרים שהעתיד טמון בטיפול בחומר ביולוגי של תורם, אך יש להמשיך במחקר נוסף. כרגע, עבודות כאלה מוצלחות בעיקר, יש להן השפעה חיובית על הטיפול במחלות רבות. קחו למשל את הסיוע בטיפול בסרטן, ששלביו הראשונים כבר נתנו תקווה להחלמה לחולים רבים.

בתרופה

לא במקרה הרפואה תולה תקוות גדולות במיקרו-טכנולוגיות. מזה 20 שנה, רופאים מכל העולם משתמשים בתאי מזנכימה של מח עצם לטיפול במחלות קשות, כולל גידולים ממאירים. התורם של חומר כזה עם סט של אנטיגנים יכול להיות קרוב משפחה של החולה שיש לו קבוצת דם מתאימה. מדענים מבצעים גם מחקרים נוספים בתחום הטיפול במחלות כגון שחמת הכבד, הפטיטיס, פתולוגיה של כליות, סוכרת, אוטם שריר הלב, ארתרוזיס של המפרקים, מחלות אוטואימוניות.

טיפול בתאי גזע למחלות שונות

טווח השימוש בטיפול מדהים. תרופות רבות עשויות מ-STs, אך להשתלות יש יתרון מיוחד. לא כל ההשתלות מסתיימות בטוב עקב דחייה אינדיבידואלית של החומר, אך הטיפול מצליח ברוב המקרים. הוא משמש נגד מחלות כאלה:

• לוקמיה חריפה (לימפובלסטית חריפה, מיאלואידית חריפה, חריפה לא מובחנת וסוגים אחרים של לוקמיה חריפה);
• לוקמיה כרונית (מיאלואידית כרונית, לימפוציטית כרונית וסוגים אחרים של לוקמיה כרונית);
• פתולוגיות של ריבוי נבט מיאלואיד (מיאלופיברוזיס חריפה, פוליציטמיה ורה, מיאלופיברוזיס אידיופטית ואחרים);
• הפרעות בתפקוד פגוציטי;
• הפרעות מטבוליות תורשתיות (מחלת הארלר, מחלת קראבה, לויקודיסטרופיה מטאכרומית ואחרות);
• הפרעות תורשתיות של המערכת החיסונית (מחסור בהידבקות של לימפוציטים, מחלת קוסטמן ואחרים);
• הפרעות לימפופרוליפרטיביות (לימפוגרנולומטוזיס, לימפומה שאינה הודג'קין);
• הפרעות תורשתיות אחרות.

בתחום הקוסמטיקה

שיטות תאי גזע מצאו את דרכן לתעשיית היופי. חברות קוסמטיקה מוציאות יותר ויותר מוצרים עם מרכיב ביולוגי כזה, שיכול להיות גם בעל חיים וגם אנושי. כחלק ממוצרי קוסמטיקה, הוא מסומן כתאי גזע. מיוחסים לה תכונות מופלאות: התחדשות, הלבנה, התחדשות, החזרת מוצקות וגמישות. חלק מהסלונים אף מציעים הזרקות של תאי גזע, אך הזרקת התרופה מתחת לעור תהיה יקרה.

כשאתה בוחר תרופה זו או אחרת, אל תלך שולל על ידי "הפיתיון" של הצהרות יפות. לחומר הביולוגי הזה אין שום קשר עם נוגדי חמצון, והתחדשות במשך עשר שנים בשבוע אחד לא תעבוד. שימו לב שקרמים וסרום כאלה לא יעלו אגורה, כי השגת תאי גזע היא תהליך קשה וגוזל זמן. לדוגמה, מדענים יפנים מנסים לגרום לחלזונות להפריש יותר ריר המכיל את החומר היקר במעבדות. בקרוב ריר זה יהפוך לבסיס של מוצרי קוסמטיקה חדשים.

וידאו: תא גזע

רק אתמול נדמה היה שייצור איברים רזרביים לגופנו השברירי הוא פנטזיה משעשעת, שמי יודע אולי תתממש בעתיד הרחוק. והיום אנחנו מדברים עם אדם שבזכותו גידול איברים חדשים הפך למציאות ולישועה עבור החולים הראשונים. לא פחות נראה מפתיע שהשתלות האיברים החדשניות ביותר והמחקר המתקדם ביותר בתחום הרפואה הרגנרטיבית מתבצעים במקום אחר, אבל כאן בקרסנודר.

פאולו מקיאריני מרבה להשתמש במילה "פנטסטי" כשהוא רוצה לשבח משהו. טמפרמנטלי, כמו הגיבור של סרט איטלקי, הוא עובר בקלות מקריאות נואשות כמו "כולם רוצים אותי מת!" (מדובר בעמיתים מקנאים) לסערת הערצה מהסיכויים של מחקר המבטיח להציל חיים חדשים.

פאולו ואני סועדים ארוחת ערב באחת המסעדות של הכפר האולימפי בסוצ'י - מתקיים כאן הכנס "גנטיקה של הזדקנות ואריכות ימים" אשר ריכז את המומחים הגדולים ביותר בתחום האנטי אייג'ינג מכל העולם .

למרות האירועים האוקראינים, איש לא סירב להשתתף, ובאשר למקיאריני, הוא אפילו לא היה צריך לעבור את הגבול. למעשה, הוא מדען בקנה מידה פלנטרי - כמעט זוכה פרס פוטנציאלי פרס נובל.

אבל מזה כמה שנים מנהלת מקיאריני את המרכז לרפואה רגנרטיבית באוניברסיטה הרפואית של קובאן. הם הצליחו לפתות את הפרופסור לקרסנודר בעזרת מגה-מענק מממשלת הפדרציה הרוסית בסכום של 150 מיליון רובל. עם הכסף הזה נוצר המרכז.

כאן אני לא צריך לרדוף אחרי תרומות ויכול להתמקד בהצלת חולים. אגב, רשום את זה - אני פונה למר פוטין: אני מבקש ממך לתת לי דרכון רוסי, כמו דפרדייה! מקיאריני צוחק.

תמורת לב חדש עבורו?

הפוליטיקה כאן בכנס נתפסת מזווית די חריגה.

יש לנו חולה מקרים שמחכה להשתלת קנה הנשימה מאז 2011", אומר פאולו. - צפיתי בו כמה פעמים, אבל לא יכולתי לנתח: הוא יצטרך לשלם על זה, בית החולים לא יכול לקבל אזרח זר בחינם. אבל עכשיו רוסיה כבשה... אה, כלומר, היא סיפחה את קרים, ונוכל לבצע בו ניתוח בחינם - על זה אני מאוד שמח! נפעל בתחילת יוני.

איך מגדלים איברים

טכנולוגיית ייצור קנה הנשימה שפיתחה מקיאריני היא הגאווה וההישג העיקרי של ניתוחים רגנרטיביים, ענף חדשני ברפואה העוסק באיברים גדלים. בשנת 2008 הוא היה הראשון בעולם שהשתל מטופלת עם קנה הנשימה שגדל מתאי הגזע שלה על מסגרת תורמת בביוריאקטור, בשנת 2009 ביצע ניתוח ייחודי נוסף: הפעם האיבר נוצר בתוך גופו של המטופל ללא באמצעות ביו-ריאקטור. לבסוף, בשנת 2011, הוא ביצע את ההשתלה הראשונה של איבר אנושי שגדל כולו במעבדה על מסגרת מלאכותית, כלומר ללא שימוש באיברים תורמים.

מקיאריני הגיע לרוסיה לראשונה בשנת 2010 - בהזמנת הקרן למדע להארכת חיים, הוא ערך כיתת אמן ברפואה רגנרטיבית במוסקבה. עד מהרה ביצע את השתלת קנה הנשימה הראשונה ברוסיה בנערה שלאחר תאונת דרכים לא יכלה לדבר או אפילו ללכת בגלל בעיות נשימה. הילדה התאוששה, מקיאריני זכה במגה-מענק והחל לבצע את פעולותיו בארצנו, והוסיף להן משהו חדש כל הזמן. אז, לאחרונה, יחד עם קנה הנשימה המלאכותי, הוא השתיל חלק מהגרון למטופל.

איך אפשר לגדל איבר בנפרד מהאדם עצמו? - אני לא יכול לסבול את זה.

באופן כללי, זה לא אפשרי. אי אפשר לגדל איבר שלם מתאי אדם בוגר. בנוסף לתאים, יש צורך במשהו אחר - איבר תורם או מסגרת מלאכותית.

בהתחלה עשינו את זה: לקחנו איבר תורם - אדם או חיה (בדרך כלל חזיר) ושחררנו אותו מחומר גנטי, כלומר מתאי. לשם כך הוכנס האיבר בנוזל מיוחד שהמיס רקמת שריר ותאים נוספים, כך שנותרה רק מסגרת של רקמת חיבור, רשת של סיבים. לכל איבר יש מסגרת שנותנת לו את צורתו, הנקראת המטריצה ​​החוץ-תאית. המסגרת של איבר שנלקח מחזיר, מטוהרת מתאי, אינה נדחתה על ידי מערכת החיסון האנושית, אבל עדיין יש שם בעיות: אפשר להחדיר בטעות וירוס, ובכן, וזה גורם לדחייה אצל אנשים רבים, למשל, בקרב המוסלמים. אז עדיף היה להשתמש במסגרת של לב אנושי שנלקח מתורם שנפטר.

אבל ב-2011 שלטנו בטכנולוגיה שלא מצריכה תורמים כלל - יצירת פיגום סינטטי. זה עשוי לפי גודל המטופל, זה צינור כזה עשוי מחומר ננו מרוכב אלסטי ופלסטיק. מדובר בפריצת דרך של ממש: פיגום סינטטי משחרר אותנו מתורמים - ועבור ילדים, למשל, לרוב לא מוצאים אותם - מסיר שאלות של ביואתיקה והופך את הפעולה לנגישה הרבה יותר.

אבל איך להתפרנס מאיבר עובד מהצינור הזה?

בביוריאקטור!

האם זה סוג של ביו-מדפסת?

לא, - צוחק מקיאריני, - מדפסת ביולוגית מאפשרת לייצר רקמות פשוטות, למשל, כלי דם, אבל לא איברים מורכבים. ביו-ריאקטור הוא מכשיר בו נוצרים תנאים אופטימליים לצמיחה ורבייה של תאים. זה מספק להם תזונה, נשימה, מסיר מוצרים מטבוליים. בביוריאקטור אנו זורעים תאים חד-גרעיניים על הפיגום - תאי החולה מבודדים ממח העצם. זהו סוג של תאי גזע שיכולים להפוך לתאים מיוחדים של איברים שונים. תוך 48 שעות המסגרת מגודלת בתאים אלה, ואנו גורמים להם להפוך לתאי קנה הנשימה. והאיבר מוכן, ניתן להשתיל אותו לחולה. הגוף אינו דוחה אותו, כי הוא גדל מתאי המטופל עצמו.

המוח, הלב והפין

אתה לא הולך להיות מוגבל לקנה הנשימה, נכון?

הוושט והדיאפרגמה יהיו הבאים. עכשיו אנחנו בודקים אותם על בעלי חיים. ואז נצמיח את הלב העובד הראשון - ככל הנראה בשיתוף פעולה עם מכון הלב של טקסס.

בקובאן ישנה משתלה של קופים למחקר רפואי - אם הכל יסתדר, נבדוק עליהם את עבודת הלב שגדל במעבדה. באופן כללי, הרבה מהדברים האלה הרבה יותר קל לעשות כאן מאשר באירופה או ארה"ב. אז בעוד כמה שנים הטכנולוגיה הזו תגיע למרפאה. יש סיכוי טוב שהלב האנושי הראשון יגדל ברוסיה.

ואיזה איברים נחוצים לרוב?

לעתים קרובות אני מקבל בקשות מוזרות. יום אחד, אני חושב שנשיא החברה העולמית להומוסקסואלים ביקש להכין לו איבר מין.

הפין השני הוא רעיון מעניין!

לא, היחיד, משום מה זה לא היה שם. אבל לא יכולתי לעזור לו, אני לא מבין כלום בפין. והרחם התבקש לעשות. אחרי הכל, אנשים רוצים לא רק להאריך חיים, והם אומללים לא רק בגלל מחלות - הם רדופים על ידי כל מיני רצונות מטורפים.

אבל אנחנו לא עושים את כל הדברים המפוארים האלה. מה שבאמת ניסינו לעשות זה להצמיח אשכים, כי לכל כך הרבה ילדים יש סרטן אשכים או חריגות באשכים. אבל, למרבה הצער, לא ניתן להפוך תאי גזע לתאי אשכים, והיינו צריכים להפסיק את המחקרים האלה.

באופן כללי, כמובן, אנחנו מנסים לעבוד על מה שהמטופלים שלנו הכי צריכים. כאן אלנה גוברבה עושה כעת פרויקט חשוב מאוד להגדלת הסרעפת. אם הכל ילך כשורה, זה יציל אלפי תינוקות שנולדים ללא דיאפרגמה ומתים בגללה.

אילו איברים יהיו הקשים ביותר לגידול?

לב, כבד, כליות. כלומר, זה לא קשה לגדל אותם - היום זה בהחלט אפשרי ליצור כל איברים ורקמות. אבל לגרום להם לתפקד כרגיל, להתפתח הכרחי לגוףחומרים קשים מאוד. גדלו במעבדה, הם מפסיקים לעבוד לאחר כמה שעות. הבעיה היא שאנחנו לא מבינים איך הם עובדים מספיק טוב.

אבל אולי לא נצטרך לגדל אותם - החלום שלי הוא להשתמש בתאי גזע כדי להחזיר את היעילות של האיברים האלה. הרי אפשר לעורר את תהליכי ההתחדשות בגוף עצמו. זה פשוט פתרון אטרקטיבי וזול להפליא: לכל אדם, גם במדינה הענייה ביותר, יש תאי גזע משלו, ואין צורך בהשתלות איברים!

כמה זמן לוקח לגדל איבר אנושי?

תלוי במורכבות שלו. אנו מגדלים את קנה הנשימה תוך 3-4 ימים, זה ייקח 3 שבועות ללב.

האם ניתן לגדל מוח?

כן, אני חולם ללכוד כמה פוליטיקאים ולהחליף בהם את המוח שלהם. וגם הביצים. אבל ברצינות, גידול המוח הוא בתוכניות שלי.

למה, במוח, העיקר הוא אינספור קשרים בין נוירונים, איך ליצור אותם מחדש?

כולם בדרך כלל מסבכים יתר על המידה את הבעיה הזו, הכל הרבה יותר פשוט. כמובן, לא מדובר בהחלפת המוח כולו. בוא נגיד שיריתי בך. קיבלת פצע בראש, איבדת חלק מהמוח שלך, אבל שרדת. אבל מה אם נחליף את החלק הלא מתפקד הזה במצע שתפקידו לגרום לנוירונים לצמוח על ידי משיכתם מחלקים אחרים של המוח? ואז החלק הפגוע יתאושש עם הזמן, יתערב בהדרגה בפעילות המוח וירכוש קשרים. זה יכול לשנות לחלוטין את חייהם של אלפי חולים!

חלומות ואכזבות

איך הקולגות שלך מרגישים לגבי הצלחתך?

הו, זה נושא קשה, - מקיאריני עצוב. - כשאתה עושה משהו חדש לגמרי, בפעם הראשונה בהיסטוריה, תמיד נוזפים בך. וזה ייקח כל כך הרבה זמן עד שאנשים יקבלו את מה שאתה עושה! אני עדיין מקבל ביקורת, ובחומרה, כי אני עושה דברים מטורפים וחסרי תקדים. אנשים מאוד מקנאים בהצלחת הקולגות: הותקפתי הרבה, הם ניסו להקשות ככל האפשר על העבודה שלי, לפעמים בדרכים מאוד מלוכלכות.

מה הדבר הכי קשה בעבודה ובחיים שלך?

בחיים שלי? כן, אין לי פרטיות. הכל כל כך פועל! הדבר הקשה ביותר הוא בכלל לא המדע, אלא ההתקפות האלה של עמיתים, הקנאה שלהם. אם רק היו עושים את זה בכבוד! לא, חוסר כבוד מוחלט, בלי יחסי אנוש, רק תחרות. פרסמתי עשרות מאמרים בכתבי עת מדעיים מובילים, אבל עדיין אומרים לי שאין לי הוכחות שהשיטות שלנו עובדות. הם מוכנים לבקר כל דבר שבעולם, אפילו איך אני הולך לשירותים.

יש לי כל כך הרבה בעיות בגלל הקנאה הזו, כל הזמן לוחצים עלי כמו לעזאזל. אולי זה המחיר שכל חלוץ חייב לשלם. אבל אנחנו נציל חיים - זה כל כך נפלא, זה שווה כל התקפות... רגע, אני רוצה טירמיסו! טירמיסו! טירמיסו! ואמריקנו, בבקשה.

על מה אתה חולם?

ברמה האישית? עלו על סירה והפליגו הרחק מכולם. ואין יותר מגע עם העולם הזה. רק אני והכלב שלי מספיקים לי. ומבחינה מקצועית, אני חולם להציל אנשים ללא השתלת איברים – באמצעות טיפול תאי. וואו! זה יהיה פנטסטי, פשוט פנטסטי!

מתי טכנולוגיה לגידול איברים תהיה זמינה במדינות מפותחות?

הטכנולוגיה של גידול קנה הנשימה כבר עובדה כמעט לשלמות. אם נמשיך בניסויים קליניים בקרסנודר, בעוד שנתיים יהיו מספיק ראיות לכך ששיטה זו בטוחה ויעילה, והיא תשמש במקומות אחרים. זה תלוי במספר החולים, קודם כל, ובכן, ובהרבה דברים אחרים. ואני אתמודד עם הוושט, הסרעפת, הלב... אני חושב שההתקדמות תהיה מהירה, במיוחד ברוסיה. היו סבלניים וחכו - אתם בעצמכם תראו הכל.

אני תוהה אם אפשר יהיה לגדל גוף חדש למוח שלי?

אחרת למה זה?

להארכת חיים ונוער, כמובן.

אני לא מבין למה אתה צריך שוב גוף צעיר כדי לכבוש אלפי בנות? משעמם לחיות יותר מדי זמן.

משהו לא משעמם לי עדיין, להפך.

ובכן, איני יודע. נמאס לי מהחיים האלה! אתם הרוסים תמיד מעודדים את כולם להילחם בהזדקנות. אתם פילוסופים וחולמים, בעיות פילוסופיות טהורות נראות לכם נורא חשובות.

אבל מה פילוסופי כאן, מה יכול להיות יותר טבעי מאהבה לחיים?

אתה רוצה להילחם בטבע, ואני חושב שהגוף שלנו כבר מושלם. תסתכל על עצמך. לא, עדיף לא לעצמך, אלא לבנות - הטבע יצר אותן מושלמים, מי אני שאלחם בה?

אתה כבר נאבק בניתוחים.

וואו, איזו שיחה יוצאת דופן התחלנו. אלה קורים רק ברוסיה...

התווכחנו הרבה זמן - עד שהעיפו אותנו מהמסעדה שנסגרת.

מי עוד הצליח לפתות לרוסיה בעזרת מגה-מענקים

מטרת תוכנית המגה-מענקים היא למשוך את המדענים המובילים בעולם לאוניברסיטאות ברוסיה. ארבע תחרויות כאלה כבר התקיימו. הראשון התקיים ב-2010 והאחרון ב-2014. כתוצאה מכך, 163 מדענים רוסים וזרים קיבלו מגה-מענקים. ביניהם סלבריטאים רבים, יש אפילו כמה חתני פרס נובל. RR מציגה כמה מהם

סידני אלטמן

זוכה פרס נובל לכימיה ב-1989, פרופסור ב-Yale, יפתח תרופות אנטיבקטריאליות ואנטי-ויראליות במכון לביולוגיה כימית ורפואה יסודית של הענף הסיבירי של האקדמיה הרוסית למדעים בנובוסיבירסק.

ג'ורן טייד

מומחה גרמני ידוע בתחום הגיאולוגיה הימית וקידוחי ים עמוקים, עמד בראש המעבדה "פליאוגוגרפיה וגיאומורפולוגיה של מדינות הקוטב והאוקיינוס ​​העולמי" בפקולטה לגיאוגרפיה וגיאואולוגיה של אוניברסיטת סנט פטרבורג, העוסקת בלימודים שינוי האקלים באזור הארקטי ומבסס את זכותה של רוסיה על המדף הארקטי.

רונלד אינגלהרט

מדען פוליטי וסוציולוג מארה"ב, פרופסור באוניברסיטת מישיגן, משווה אוריינטציות ערכיות במדינות שונות; ברוסיה עובד בבית הספר הגבוה לכלכלה.

שימומורה אוסמו

זוכה פרס נובל לכימיה לשנת 2008, יוצר של ארנבות וחזרזירים זוהרים ירוקים, חוקר ביולוגיות באוניברסיטה הפדרלית של קרסנויארסק.

אנטוניו לוקה לופז

פיזיקאי, ממציא ומיליונר, פרופסור באוניברסיטת מדריד, עוסק בפיתוח סוגים חדשים של סוללות סולאריות במכון הפיזיקו-טכני של סנט פטרבורג.

מריו ביאג'ולי

פרופסור במחלקה ללימודי מדע וטכנולוגיה באוניברסיטת קליפורניה, דייויס, וראש תחום מחקר בסוציולוגיה של יזמות מדע וטכנולוגיה באוניברסיטה האירופית בסנט פטרסבורג.

פאבל פבזנר

מנהל התוכנית לביואינפורמטיקה וביולוגיית מערכות באוניברסיטת קליפורניה (סן דייגו), מנהל המרכז הלאומי לספקטרומטריית מסה חישובית, יוצר מעבדה לביולוגיה אלגוריתמית, ייחודית לרוסיה, שבה מדענים יקראו גנומים.

לפני שנעבור לסיפור הישיר של גידול איברים, ברצוני להקדיש אתכם למה הם תאי גזע.

מהם תאי גזע?

תאי גזע- אבות של כל ללא יוצא מן הכלל סוגי תאים בגוף. הם מסוגלים להתחדש בעצמם, והכי חשוב, בתהליך החלוקה הם יוצרים תאים מיוחדים של רקמות שונות. תאי גזע מתחדשים ומחליפים תאים שאבדו כתוצאה מכל נזק בכל האיברים והרקמות. הם נועדו לשקם את גוף האדם מרגע לידתו.

עם הגיל, מספר תאי הגזע בגוף יורד בצורה קטסטרופלית. ביילוד, תא גזע אחד מתרחש ב-10 אלף, עד גיל 20-25 - 1 ל-100 אלף, ב-30 - 1 ל-300 אלף. עד גיל 50 נשאר בגוף רק תא גזע אחד לכל 500,000. דלדול תאי גזע עקב הזדקנות או מחלה רציניתשולל מהגוף את היכולת לרפא את עצמו. בגלל זה, הפעילות החיונית של איברים מסוימים הופכת פחות יעילה.

אילו איברים ורקמות הצליחו מדענים לגדל באמצעות תאי גזע?

אני נותן רק את הדוגמאות המפורסמות ביותר להישגים מדעיים.

בשנת 2004, מדענים יפנים גידלו לראשונה בעולם כלי דם נימיים מלאים מתאי גזע

מדענים יפנים היו הראשונים בעולם לגדל כלי דם נימיים שלמים מבניים מתאי גזע עובריים אנושיים. כך דווח ב-26 במרץ 2004 על ידי העיתון היפני Yomiuri.

לפי הפרסום, קבוצת חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קיוטו בראשות פרופסור Kazuwa Nakao השתמשה בתאים נימיים שנוצרו מתאי גזע שיובאו ב-2002 מאוסטרליה. עד כה הצליחו החוקרים לשקם רק תאי עצב ורקמת שריר, מה שלא מספיק כדי "לייצר" איבר שלם. מידע מ-NewsRu.com

בשנת 2005, מדענים אמריקאים גידלו לראשונה תאי מוח מלאים.

מדענים מאוניברסיטת פלורידה (ארה"ב) היו הראשונים בעולם שגדלו תאי מוח שנוצרו במלואם ושרדו. לדברי מנהל הפרויקט ביורן שפלר, ניתן היה לגדל תאים על ידי "העתקה" של תהליך ההתחדשות של תאי המוח. כעת מקווים המדענים לגדל תאים להשתלה, שיוכלו לסייע בטיפול באלצהיימר ובמחלות פרקינסון. שפלר ציין כי מדענים הצליחו בעבר לגדל נוירונים מתאי גזע, אך באוניברסיטת פלורידה הצליחו להשיג תאים מן המניין וללמוד את תהליך הגדילה שלהם מתחילתו ועד סופו. מידע מהאתר Gazeta.ru מבוסס על חומרים מהאינדיפנדנט.

בשנת 2005 הצליחו מדענים לשחזר את תא הגזע העצבי

קבוצה איטלקית-בריטית של מדענים מאוניברסיטאות אדינבורו ומילאנו למדה כיצד ליצור סוגים שונים של תאים במבחנה המבוססים על תאי עצב גזע עובריים שאינם מתמחים. מערכת עצבים.

המדענים יישמו את הטכניקות שכבר פיתחו כדי לשלוט בתאי גזע עובריים על תאי הגזע העצביים המיוחדים יותר שלהם. התוצאות שהושגו בתאי עכברים שוכפלו בתאי גזע אנושיים. בראיון שנתן ל-BBC, סטיבן פולארד מאוניברסיטת אדינבורו הסביר שהפיתוח של עמיתיו יעזור לשחזר את פרקינסון או אלצהיימר "במבחנה". הדבר יאפשר הבנה טובה יותר של מנגנון התרחשותם והתפתחותם, וכן יספק לפרמקולוגים בסיס מיני בדיקה למציאת טיפולים מתאימים. משא ומתן רלוונטי עם חברות פרמקולוגיות כבר מתנהל.

בשנת 2006, מדענים שוויצרים גידלו מסתמי לב אנושיים מתאי גזע.

בסתיו 2006, ד"ר סיימון הורסטרפ ועמיתיו באוניברסיטת ציריך גידלו לראשונה מסתמי לב אנושיים באמצעות תאי גזע שנלקחו ממי השפיר.

הישג זה עשוי לאפשר לגדל מסתמי לב במיוחד עבור ילד שטרם נולד, אם הוא, בעודו ברחם, יראה מומי לב. וזמן קצר לאחר הלידה, ניתן להשתיל שסתומים חדשים לתינוק.

בהמשך לשלפוחית ​​השתן שגדלה במעבדה וכלי דם מתאי אנוש, זהו השלב הבא ביצירת איברים "שלהם" למטופל מסוים, המסוגלים לבטל את הצורך באיברים תורם או מנגנונים מלאכותיים.

בשנת 2006, מדענים בריטים גידלו רקמת כבד מתאי גזע

בסתיו 2006 הודיעו מדענים בריטיים מאוניברסיטת ניוקאסל שהם הראשונים בעולם שגדלו תנאי מעבדהכבד מלאכותי מתאי גזע שנלקחו מדם טבורי. הטכניקה ששימשה ליצירת ה"מיני-כבד" באורך 2 ס"מ תתפתח ליצירת כבד מתפקד כרגיל בגודל סטנדרטי.

בשנת 2006, איבר אנושי מורכב, שלפוחית ​​השתן, גדל לראשונה בארצות הברית.

מדענים אמריקאים הצליחו לגדל שלפוחית ​​שתן מלאה במעבדה. התאים של החולים הזקוקים להשתלה שימשו כחומר.

"בביופסיה אפשר לקחת פיסת רקמה, ואחרי חודשיים הכמות שלה תכפיל פי כמה", מסביר אנתוני אטלה, מנהל המכון לרפואה רגנרטיבית. "אנחנו שמים את חומר המוצא והחומרים המיוחדים בצורה מיוחדת, משאירים אותו בחממת מעבדה מיוחדת, ואחרי כמה שבועות נקבל איבר מוכן שכבר ניתן להשתיל. ההשתלה הראשונה בוצעה בסוף שנות ה-90. ניתוח השתלת שלפוחית ​​השתן בוצע בשבעה חולים. התוצאות עמדו בציפיות המדענים, וכעת מומחים מפתחים שיטות ליצירת עוד 20 איברים - ביניהם הלב, הכבד, כלי הדם והלבלב.

בשנת 2007, תאי גזע עזרו למדענים בריטים ליצור חלק מהלב האנושי.

באביב 2007 הצליחה קבוצת מדענים בריטיים, המורכבת מפיזיקאים, ביולוגים, מהנדסים, פרמקולוגים, ציטולוגים ורופאים מנוסים, בראשות הפרופסור לכירורגיית לב מגדי יעקוב, לשחזר את אחד הזנים. של רקמת לב אנושית באמצעות תאי גזע של מח עצם. רקמה זו פועלת כשסתמי הלב. אם בדיקות נוספות יצליחו, ניתן להשתמש בטכניקה שפותחה כדי לגדל לב מלא מתאי גזע להשתלה בחולים.

בשנת 2007, מדענים יפנים גידלו את קרנית העין מתאי גזע.

באביב 2007, בסימפוזיון על רפואת רבייה ביוקוהמה, פורסמו תוצאותיו של ניסוי ייחודי של מומחים מאוניברסיטת טוקיו. החוקרים השתמשו בתא גזע שנלקח מקצה הקרנית. תאים כאלה מסוגלים להתפתח לרקמות שונות, ומבצעים פונקציות משקמות בגוף. התא המבודד הונח במדיום מזין. כעבור שבוע היא התפתחה לקבוצת תאים ובשבוע הרביעי הפכה לקרנית בקוטר 2 ס"מ. באותו אופן התקבלה שכבת הגנה דקה (לחמית) המכסה את הקרנית מבחוץ.

מדענים מדגישים כי לראשונה גדלה רקמה מלאה של גוף האדם מתא בודד. השתלת איברים המתקבלים בדרך חדשה מבטלת את הסיכון להעברת זיהומים. מדענים יפנים מתכוונים להתחיל בניסויים קליניים מיד לאחר שיוודאו שהטכנולוגיה החדשה בטוחה.

בשנת 2007, מדענים יפנים גידלו שן מתאי גזע.

מדענים יפנים הצליחו לגדל שן מתא בודד. הוא גודל במעבדה והושתל בעכברים. חומר סלולרי הוזרק לפיגום הקולגן. לאחר הטיפוח התברר שהשן לבשה צורה בוגרת, שהורכבה מחלקים מן המניין, כגון דנטין, עיסת, כלי דם, רקמות חניכיים ואמייל. לדברי החוקרים, השן הייתה זהה לשן טבעית. לאחר השתלת שן של עכבר מעבדה, הוא השתרש ותפקד כרגיל לחלוטין. שיטה זו תאפשר לגדל איברים שלמים מתא אחד או שניים, אומרים החוקרים.

בשנת 2008, מדענים אמריקאים הצליחו להצמיח לב חדש על מסגרת מהישן.

דוריס טיילור ועמיתיה באוניברסיטת מינסוטה יצרו לב של עכברוש חי בטכניקה יוצאת דופן. המדענים לקחו לב של חולדה בוגרת והניחו אותו בתמיסה מיוחדת שהוציאה את כל תאי שריר הלב מהלב, והותירה רקמות אחרות שלמות. הפיגום המטוהר הזה נזרע בתאי שריר לב שנלקחו מחולדה שזה עתה נולד והונחו בסביבה המחקה את התנאים בגוף.

תוך ארבעה ימים בלבד, התאים התרבו מספיק כדי להתחיל לכווץ רקמה חדשה, ושמונה ימים לאחר מכן, הלב המשוחזר הזרים דם, אם כי ברמת כוח של 2 אחוז בלבד (בהתבסס על לב מבוגר בריא). לפיכך, מדענים קיבלו איבר ניתן לעבודה מתאי החיה השנייה. בעתיד, לבבות שנלקחו להשתלה יכולים לעבור עיבוד בדרך זו כדי למנוע דחיית איברים. "אתה יכול לעשות כל איבר כמו זה: כליות, כבד, ריאות, לבלב", אומר טיילור. מסגרת התורם, הקובעת את הצורה והמבנה של האיבר, תתמלא בתאי גזע מיוחדים, ילידי המטופל.

זה מוזר שבמקרה של הלב, כבסיס, אתה יכול לנסות לקחת את הלב של חזיר, קרוב מבחינה אנטומית לאדם. על ידי הסרת רקמת שריר בלבד, ניתן כבר להשלים רקמות אחרות של איבר כזה בתאי שריר לב אנושיים מתורבתים, וכתוצאה מכך איבר היברידי, אשר, בתיאוריה, אמור להשתרש היטב. ותאים חדשים יסופקו מיד היטב עם חמצן - הודות לכלי הדם והנימים הישנים שנותרו מלבו של התורם.

הבאתי הכי הרבה עובדות מעניינות, אם אתה מעוניין במידע זה, אז אתה יכול להתעמק בו ביתר פירוט, המידע נלקח מהאתר

B E D E N I E

גידול איברים והחלופות שלו

מחלות רבות, כולל אלו המאיימות על חיי אדם, קשורות להפרעות בפעילות של איבר מסוים (למשל, אי ספיקת כליות, אי ספיקת לב, סוכרת וכו'). לא בכל המקרים, הפרעות אלו ניתנות לתיקון באמצעות התערבויות תרופתיות או כירורגיות מסורתיות.

ישנן מספר דרכים חלופיות להחזרת תפקוד האיברים לחולים במקרה של פציעה חמורה:

1) גירוי תהליכי התחדשות בגוף. בנוסף להשפעות הפרמקולוגיות, הליך ההחדרה לגוף משמש בפועל.תאי גזע, שיש להם את היכולת להפוך לתאים פונקציונליים מלאים של הגוף. כבר התקבל תוצאות חיוביותבטיפול במגוון רחב של מחלות בתאי גזע, לרבות המחלות השכיחות ביותר בחברה, כגון התקפי לב, שבץ מוחי, מחלות ניווניות, סוכרת ואחרות. עם זאת, ברור ששיטת טיפול כזו ישימה רק לתיקון נזקים קלים יחסית לאיברים.

2) חידוש תפקודים של איברים בעזרת מכשירים ממקור לא ביולוגי. אלה יכולים להיות מכשירים גדולים שאליהם מחוברים המטופלים זמן מסויים(למשל, מכונות המודיאליזה לאי ספיקת כליות). ישנם גם דגמים של מכשירים לבישים, או מכשירים המושתלים בתוך הגוף (יש אפשרויות לעשות זאת, השארת איבר של המטופל עצמו, אולם לפעמים הוא מוסר, והמכשיר משתלט לחלוטין על תפקידיו, כמו במקרה של שימוש לב מלאכותיAbioCor). במקרים מסוימים משתמשים במכשירים כאלה בזמן ההמתנה להופעת האיבר התורם הדרוש. עד כה, אנלוגים לא ביולוגיים נחותים באופן משמעותי בשלמות לאיברים טבעיים.

3) שימוש באיברים תורמים. איברי תורם שהושתלו מאדם אחד למשנהו כבר נמצאים בשימוש נרחב ולעיתים בהצלחה בפרקטיקה הקלינית. עם זאת, כיוון זה מתמודד עם מספר בעיות, כגון מחסור חמור באיברים תורמים, בעיית דחיית איבר זר על ידי מערכת החיסון וכו' הוא לא יצא לפועל. עם זאת, מתבצע מחקר לשיפור היעילות של השתלת קסנו, למשל, באמצעות שינוי גנטי.

4) גידול איברים. ניתן לגדל איברים באופן מלאכותי הן בגוף האדם והן מחוץ לגוף. במקרים מסוימים, ניתן לגדל איבר מתאי האדם שאליו הוא הולך להיות מושתל. פותחו מספר שיטות לגידול איברים ביולוגיים, למשל באמצעות מכשירים מיוחדיםעובדים על העיקרון של מדפסת תלת מימד. הכיוון הנדון כולל הצעה לאפשרות לגדל, להחליף גוף אנושי פגוע במוח משומר, אורגניזם מתפתח באופן עצמאי, שיבוט - "צמח" (עם יכולת חשיבה מוגבלת).

בין ארבע האפשרויות המפורטות לפתרון בעיית אי ספיקה של תפקודי איברים, טיפוחם הוא שעשוי להיות הדרך הטבעית ביותר לגוף להתאושש מפציעות גדולות.

טקסט זה מספק מידע על ההתקדמות הנוכחית בטיפוח של איברים ביולוגיים.

הישגים ופרטים

לצרכי רפואה

טיפוח רקמות

טיפוח רקמות פשוטות הוא טכנולוגיה שכבר קיימת ומשמשת בפועל.

עוֹר

שיקום של אזורים פגומים בעור הוא כבר חלק מהפרקטיקה הקלינית. במקרים מסוימים, שיטות משמשות לחידוש העור של האדם עצמו, למשל, קורבן של כוויה באמצעות אפקטים מיוחדים. זה, למשל, פותח על ידי R.R. Rakhmatullin חומר ביופלסטי hyamatrix 1 , או biocol 2 , שפותח על ידי צוות בראשות B.K. גבריליוק. הידרוג'לים מיוחדים משמשים גם לגידול עור במקום הכוויה. 3 .

כמו כן, מפותחות שיטות להדפסת שברי רקמת עור באמצעות מדפסות מיוחדות. טכנולוגיות כאלה נוצרות, למשל, על ידי מפתחים מהמרכזים האמריקאים לרפואה רגנרטיבית AFIRM 4 ו-WFIRM 5 .

ד"ר יורג גרלך ועמיתיו במכון לרפואה רגנרטיבית באוניברסיטת פיטסבורג המציאו מכשיר להשתלת עור שיעזור לאנשים להחלים מהר יותר מכוויות בדרגות חומרה שונות. Skin Gun מרסס תמיסה עם תאי גזע משלו על העור הפגוע של הקורבן. כרגע, שיטת טיפול חדשה נמצאת בשלב ניסיוני, אבל התוצאות כבר מרשימות: כוויות קשות נרפאות תוך מספר ימים בלבד. 6

עצמות

צוות של אוניברסיטת קולומביה בראשות גורדנה וונג'ק-נובאקוביץ' השיג מתאי גזע שנזרעו על פיגום שבר עצם דומה לזה של מפרק רקע. 7

מדענים של חברת בונוס ביוגרופ הישראלית 8 (מייסד ומנכ"ל - שי מרצקי,שימרצקי) מפתחים שיטות לגידול עצם אנושית מרקמת השומן של המטופל המתקבלת באמצעות שאיבת שומן. העצם שגדלה בדרך זו כבר הושתלה בהצלחה בכפה של חולדה.

שיניים

מדענים איטלקים מאוּנִיבֶרְסִיטָהשֶׁלאודיןהצליח להראות שאוכלוסיית תאי הגזע המזנכימליים המתקבלת מתא רקמת שומן בודדבַּמַבחֵנָהאפילו בהיעדר מטריצה ​​או פיגום מבני ספציפיים, ניתן להבדיל אותו למבנה דמוי חיידק השן. 9

באוניברסיטת טוקיו, מדענים גידלו שיניים מלאות מתאי גזע של עכברים, המכילות עצמות שיניים וסיבי חיבור, והשתילו אותן בהצלחה בלסתות של בעלי חיים. 10

סָחוּס

מומחים מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת קולומביה (המרכז הרפואי האוניברסיטאי של קולומביה), בראשות ג'רמי מאו (ג'רמי מאו) הצליחו לשקם את הסחוס המפרקי של ארנבות.

ראשית, החוקרים הסירו את רקמת הסחוס של מפרק הכתף מהחיות, כמו גם את השכבה הבסיסית של רקמת העצם. לאחר מכן, הונחו פיגומי קולגן במקום הרקמות שהוסרו.

באותם בעלי חיים שהפיגומים שלהם הכילו גורם גדילה משתנה, חלבון השולט בהתמיינות וצמיחת התאים, נוצרה מחדש רקמת עצם וסחוס על עצם הזרוע, והתנועה במפרק שוחזרה לחלוטין. 11

קבוצה של מדענים אמריקאים מאוניברסיטת טקססאט אוסטין התקדמה ביצירת רקמת סחוס עם שינויים באזורים שונים תכונות מכאניותוהרכב המטריצה ​​החוץ תאית. 12

בשנת 1997 הצליח המנתח ג'יי וסקנטי מבית החולים הכללי של מסצ'וסטס בבוסטון לגדל אוזן אנושית על גבו של עכבר באמצעות תאי סחוס. 13

רופאים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס הסירו אוזן מושפעת מגידול וחלק מעצם הגולגולת מאישה בת 42 עם סרטן. באמצעות סחוס מהחזה, עור וכלי דם מחלקים אחרים של גופה של המטופלת, הם גידלו אוזן מלאכותית על זרועה ולאחר מכן השתילו אותה למקום הנכון. 14

כלים

חוקרים מקבוצתו של פרופסור יינג ג'נג (Ying Zheng) גידלו כלים מן המניין במעבדה, לאחר שלמדו לשלוט בגדילתם וליצור מהם מבנים מורכבים. כלים יוצרים ענפים, מגיבים בדרך כלל לחומרים מתכווצים, מעבירים דם אפילו דרך פינות חדות. 15

מדענים בראשות יו"ר אוניברסיטת רייס ג'ניפר ווסט והפיזיולוגית המולקולרית של Baylor College of Medicine (BCM) מרי דיקינסון מצאו את דרכם להצמיח כלי דם, כולל נימים, תוך שימוש כחומר הבסיס של פוליאתילן גליקול (PEG), פלסטיק לא רעיל. מדענים שינו את ה-PEG כדי לחקות את המטריצה ​​החוץ-תאית של הגוף.

לאחר מכן הם שילבו אותו עם שני סוגים של תאים הדרושים ליצירת כלי דם. באמצעות אור כדי להפוך גדילי פולימר PEG לג'ל תלת מימדי, הם יצרו הידרוג'ל רך המכיל תאים חיים וגורמי גדילה. כתוצאה מכך, המדענים הצליחו לראות כיצד התאים יוצרים לאט נימים לאורך מסת הג'ל.

כדי לבדוק את הרשתות החדשות של כלי דם, המדענים השתילו הידרוג'לים בקרניות של עכברים, שם אין אספקת דם טבעית. החדרת הצבע לדם של בעלי חיים אישרה את קיומה של זרימת דם תקינה בנימים החדשים שנוצרו. 16

רופאים שוודים מאוניברסיטת גטבורג, בראשות פרופסור סוצ'יטרה סומיטרן-הולגרסון, ביצעו את ההשתלה הראשונה בעולם של וריד שגדל מתאי גזע של מטופל. 17

קטע מוריד הכסל באורך של כ-9 סנטימטרים, שהתקבל מתורם שנפטר, נוקה מתאי תורם. תאי הגזע של הילדה הונחו בתוך פיגום החלבון שנותר. כעבור שבועיים בוצע ניתוח להשתלת וריד שגדל בתוכו שרירים חלקים ואנדותל.

יותר משנה חלפה מאז הניתוח, לא נמצאו נוגדנים להשתלה בדמו של המטופל, ומצבו הבריאותי של הילד השתפר.

שרירים

חוקרים במכון הפוליטכני של ווסטר (ארה"ב) שיפצו בהצלחה פצע גדול ברקמת שריר בעכברים על ידי גידול והשתלת מיקרופילמנטים המורכבים מחלבון פולימר פיברין המצופה בשכבה של תאי שריר אנושיים. 18

מדענים ישראלים מהטכניון-המכון הטכנולוגי הישראלי חוקרים את מידת היסוד הדרושה של כלי דם וארגון רקמות במבחנה כדי לשפר את ההישרדות והשילוב של שתל שריר וסקולרי מהונדס רקמות בגופו של המקבל. 19

דָם

חוקרים מאוניברסיטת פייר ומארי קירי בפריז, בראשות לוק דואי, בדקו בהצלחה דם מלאכותי שגדל מתאי גזע על מתנדבים אנושיים לראשונה בעולם.

כל אחד מהמשתתפים בניסוי קיבל 10 מיליארד תאי דם אדומים, השווים לכשני מיליליטר דם. שיעורי ההישרדות של התאים שהתקבלו היו דומים לאלה של אריתרוציטים קונבנציונליים. 20

מח עצם

מח עצם מלאכותי המיועד לייצורבמבחנהתאי דם, נוצר לראשונה בהצלחה על ידי חוקרים במעבדה להנדסה כימית של אוניברסיטת מישיגן (אוּנִיבֶרְסִיטָהשֶׁלמישיגן) בהנהגתו של ניקולאי קוטוב (ניקולסקוטוב). בעזרתו כבר ניתן להשיג תאי גזע המטופואטיים ולימפוציטים B - תאי מערכת החיסון המייצרים נוגדנים. 21

גידול איברים מורכבים

שַׁלפּוּחִית הַשֶׁתֶן.

ד"ר אנתוני אטלה ועמיתיו מאוניברסיטת ווייק פורסט בארה"ב מגדלים שלפוחית ​​השתן מתאי המטופלים עצמם ומשתילים אותן בחולים. 22 הם בחרו מספר חולים ולקחו מהם ביופסיה של שלפוחית ​​השתן - דגימות של סיבי שריר ותאי אורותל. תאים אלה התרבו במשך שבעה עד שמונה שבועות בצלחות פטרי על בסיס בצורת בועה. ואז האיברים שגדלו בצורה זו נתפרו לתוך גופם של חולים. מעקבים אחר מטופלים לאורך מספר שנים הראו שהאיברים פעלו היטב, ללא השפעות שליליות של טיפולים ישנים יותר. למעשה, זו הפעם הראשונה שבה איבר מורכב מספיק, ולא רקמות פשוטות כמו עור ועצמות, גדל באופן מלאכותי.במבחנהומושתל בגוף אדם. צוות זה גם מפתח שיטות לגידול רקמות ואיברים אחרים.

קנה הנשימה.

מנתחים ספרדים ביצעו את ההשתלה הראשונה בעולם של קנה הנשימה שגדל מתאי גזע של מטופלת, קלאודיה קסטילו בת ה-30. האיבר גודל באוניברסיטת בריסטול באמצעות פיגום תורם של סיבי קולגן. הניתוח בוצע על ידי פרופסור פאולו מקיאריני מבית החולים קליניק דה ברצלונה. 23

פרופסור מקיאריני משתף פעולה באופן פעיל עם חוקרים רוסים, מה שאפשר לבצע את הניתוחים הראשונים להשתלת קנה הנשימה שגדל ברוסיה. 24

כליות

Advanced Cell Technology דיווחו בשנת 2002 שהם הצליחו לגדל כליה שלמה מתא בודד שנלקח מאוזן של פרה באמצעות טכנולוגיית שיבוט להשגת תאי גזע. באמצעות חומר מיוחד הפכו תאי הגזע לתאי כליה.

הרקמה גודלה על פיגום עשוי מחומר הרס עצמי שנוצר בבית הספר לרפואה של הרווארד ועוצב כמו כליה רגילה.

הכליות שהתקבלו, באורך של כ-5 ס"מ, הושתלו בפרה לצד האיברים העיקריים. כתוצאה מכך, הכליה המלאכותית החלה לייצר שתן בהצלחה. 25

כָּבֵד

מומחים אמריקאים מבית החולים הכללי של מסצ'וסטס (בית החולים הכללי של מסצ'וסטס), בראשות Korkut Yugun (Korkut Uygun) השתילו בהצלחה כמה חולדות עם כבד שגדל במעבדה מהתאים שלהם.

החוקרים הסירו את הכבדים מחמש חולדות מעבדה, ניקו אותם מתאי מארח, וכך השיגו פיגומי רקמת חיבור של איברים. לאחר מכן החוקרים הזריקו כ-50 מיליון תאי כבד מחולדות נמענות לכל אחד מחמשת הפיגומים. בתוך שבועיים נוצר כבד מתפקד במלואו על כל אחד מהפיגומים המאוכלסים בתאים. לאחר מכן, האיברים שגדלו במעבדה הושתלו בהצלחה בחמש חולדות. 26

לֵב

מדענים מבית החולים הבריטי הייפילד, בראשות מגדי יעקוב, לראשונה בהיסטוריה, הגדילו חלק מהלב, והשתמשו בו בתור " חומר בניין" תאי גזע. רופאים גידלו רקמה שפועלת בדיוק כמו שסתומי הלב האחראים על זרימת הדם בגוף האדם. 27

מדענים מאוניברסיטת רוסטוק (גרמניה) השתמשו בטכנולוגיית הדפסת תאים מוגברת באמצעות לייזר (LIFT) כדי ליצור "טלאי" המיועד להתחדשות הלב. 28

ריאות

מדענים אמריקאים מאוניברסיטת ייל (אוניברסיטת ייל), בראשות לורה ניקלסון (לורה ניקלסון) גדלו בריאות המעבדה (על מטריצה ​​חוץ-תאית של תורם).

המטריצה ​​הייתה מלאה בתאי אפיתל ריאות ובציפוי הפנימי של כלי הדם שנלקחו מאנשים אחרים. באמצעות טיפוח בביוריאקטור הצליחו החוקרים לגדל ריאות חדשות, שהושתלו לאחר מכן בכמה חולדות.

האיבר פעל כרגיל אצל אנשים שונים מ-45 דקות עד שעתיים לאחר ההשתלה. אולם לאחר מכן החלו להיווצר קרישי דם בכלי הריאות. בנוסף, החוקרים תיעדו דליפה של כמות קטנה של דם לתוך לומן האיבר. עם זאת, לראשונה, חוקרים הצליחו להדגים את הפוטנציאל של רפואה רגנרטיבית להשתלת ריאות. 29

קְרָבַיִם

קבוצה של חוקרים יפנים מהאוניברסיטה הרפואית נארה (נארהרְפוּאִיאוּנִיבֶרְסִיטָה) בניהולו של יושיוקי נקאג'ימה (יושיוקינקאג'ימה) הצליח ליצור שבר מעי עכבר מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים.

התכונות התפקודיות שלו, מבנה השרירים, תאי העצב תואמים את המעי הרגיל. לדוגמה, זה יכול להתכווץ כדי להעביר מזון. 30

לַבלָב

חוקרים במכון הישראלי בטכניון, בראשות פרופסור שולמית לבנברג, פיתחו שיטה לגידול רקמת לבלב המכילה תאי הפרשה המוקפים ברשת תלת מימדית של כלי דם.

השתלה של רקמה כזו לעכברים סוכרתיים הביאה לירידה משמעותית ברמות הגלוקוז בדם בבעלי החיים. 31

תימוס

מדענים ממרכז הבריאות של אוניברסיטת קונטיקט(ארה"ב)פיתח שיטה להתמיינות חוץ גופית ממוקדת של תאי גזע עובריים של עכברים (ESCs) לתאי אפיתל אפיתל תימיים (PET), שהתמיינו לתאי תימוס in vivo והחזירו את המבנה התקין שלו. 32

בלוטת הערמונית

המדענים פרופ' גייל ריסברידג'ר וד"ר רניה טיילור ממכון מונש למחקר רפואי במלבורן הפכו לראשונים שהשתמשו בתאי גזע עובריים כדי לגדל ערמונית אנושית בעכבר. 33

שַׁחֲלָה

צוות מומחים בראשות סנדרה קרסון (סנדרהקרסון) מאוניברסיטת בראון הצליחו לגדל את הביצים הראשונות באיבר שנוצר במעבדה: עברה הדרך משלב "השלפוחית ​​הגראפית הצעירה" לבגרות מלאה. 34

הפין, השופכה

חוקרים ממכון ווייק פורסט לרפואה רגנרטיבית (צפון קרוליינה, ארה"ב), בראשות אנתוני אטלה, הצליחו לגדל ולהשתיל בהצלחה פין לארנבות. לאחר הניתוח שוקמו תפקודי הפין, הארנבות הפרו את הנקבות, נולדו להם צאצאים. 35

מדענים מאוניברסיטת ווייק פורסט בווינסטון-סאלם, צפון קרוליינה, גידלו שופכה מרקמות של החולים עצמם. בניסוי הם עזרו לחמישה בני נוער לשחזר את שלמותם של ערוצים שניזוקו. 36

עיניים, קרניות, רשתיות

ביולוגים מאוניברסיטת טוקיו השתילו תאי גזע עובריים לתוך ארובת העין של צפרדע, שמהם הוסר גלגל העין. לאחר מכן מילאה את ארובת העין בתווך תזונתי מיוחד שסיפק תזונה לתאים. כמה שבועות לאחר מכן, התאים העובריים צמחו לגלגל עין חדש. יתר על כן, לא רק העין שוחזרה, אלא גם הראייה. גלגל העין החדש גדל יחד עם עצב הראייה ועורקי הזנה, והחליף לחלוטין את איבר הראייה הקודם. 37

מדענים מאקדמיית Sahlgrenska בשוודיה (The Sahlgrenska Academy) טיפחו לראשונה בהצלחה את הקרנית האנושית מתאי גזע. זה יעזור למנוע המתנה ארוכה לקרנית תורמת בעתיד. 38

חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, אירווין, שעובדים בניהולו של הנס קיירסטד (הנסקירסטד) גידלו רשתית שמונה שכבתית מתאי גזע במעבדה, שתסייע בפיתוח רשתית מוכנה להשתלה לטיפול במצבים מעוורים כמו רטיניטיס פיגמנטוזה וניוון מקולרי. כעת הם בודקים אפשרות להשתלת רשתית כזו במודלים של בעלי חיים. 39

רקמות עצבים

חוקרים במרכז RIKEN לביולוגיה התפתחותית, קובי, יפן, בראשות יושיקי סאסאי, פיתחו טכניקה לגידול בלוטת יותרת המוח מתאי גזע,שהושתל בהצלחה בעכברים.מדענים פתרו את הבעיה של יצירת שני סוגי רקמות על ידי השפעה על תאי גזע עובריים של עכברים עם חומרים היוצרים סביבה דומה לזו שבה נוצרת בלוטת יותרת המוח. מתפתח עובר, וסיפק אספקה ​​בשפע של חמצן לתאים. כתוצאה מכך, התאים יצרו מבנה תלת מימדי, דומה כלפי חוץ לבלוטת יותרת המוח, המכיל קומפלקס של תאים אנדוקריניים המפרישים הורמוני יותרת המוח. 40

מדענים מהמעבדה לטכנולוגיות סלולריות של האקדמיה הרפואית הממלכתית של ניז'ני נובגורוד הצליחו להצמיח רשת עצבית, למעשה, שבר של המוח. 41

הם גידלו רשת עצבית על מטריצות מיוחדות - מצעים מרובי אלקטרודות המאפשרים רישום של הפעילות החשמלית של הנוירונים הללו בכל שלבי הצמיחה.

סיכום

סקירת הפרסומים לעיל מלמדת כי יש כבר הישגים משמעותיים בשימוש בטיפוח איברים לטיפול באנשים לא רק עם הרקמות הפשוטות ביותר, כגון עור ועצמות, אלא גם באיברים מורכבים למדי, כגון שלפוחית ​​השתן או קנה הנשימה. טכנולוגיות לגידול איברים מורכבים עוד יותר (לב, כבד, עין וכו') עדיין מעובדות על בעלי חיים. בנוסף לשימוש בהשתלות, איברים כאלה יכולים לשמש, למשל, לניסויים שמחליפים כמה ניסויים בחיות מעבדה, או לצורכי אמנות (כפי שעשה ג'יי ווקנטי הנ"ל). בכל שנה מופיעות תוצאות חדשות בתחום גידול האיברים. לפי תחזיות המדענים, פיתוח ויישום טכניקת גידול איברים מורכבים הם עניין של זמן, וסביר להניח שבעשורים הקרובים הטכניקה תפותח עד כדי כך שגידול איברים מורכבים יהיה בשימוש נרחב ברפואה, המחליף את השיטה הנפוצה ביותר להשתלה מתורמים.

מקורות מידע.

1מודל ביו-הנדסי של חומר ביו-פלסטי "hyamatrix" Rakhmatullin R.R., Barysheva E.S., Rakhmatullina L.R. // הצלחות של מדעי הטבע המודרניים. 2010. מס' 9. ש' 245-246.

2מערכת "ביוקול" להתחדשות פצעים. Gavrilyuk B.K., Gavrilyuk V.B.// Technologies of living systems. 2011. מס' 8. ש' 79-82.

3 Sun, G., Zhang, X., Shen, Y., Sebastian, R., Dickinson, L. E., Fox-Talbot, K., et al. פיגומי דקסטרן הידרוג'ל משפרים תגובות אנגיוגניות ומקדמים התחדשות מלאה של העור במהלך ריפוי פצעי כוויות. // הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה, 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: הנדסת השתלות עצם אנושית בצורת אנטומית. // Proc Natl Acad Sci U S A 2010, 107:3299-3304.

9Ferro F, et al. התמיינות חוץ גופית שמקורה ברקמת שומן במבנה ניצן שיניים תלת מימדי.Am J Pathol. מאי 2011;178(5):2299-310.

10Oshima M, Mizuno M, Imamura A, Ogawa M, Yasukawa M, et al. (2011) חידוש שיניים פונקציונלי באמצעות יחידת שיניים מהונדסת ביולוגית כטיפול רגנרטיבי להחלפת איברים בוגרים. // PLoS ONE 6(7): e21531.

11Chang H Lee, James L Cook, Avital Mendelson, Eduardo K Moioli, Hai Yao, Jeremy J Mao התחדשות של פני השטח המפרקיים של המפרק הסינוביאלי של הארנב על ידי איות תאים: מחקר הוכחה לקונספציה // The Lancet, Volume 376, Issue 9739 , עמודים 440 - 448, 7 באוגוסט 2010

16Saik, Jennifer E. and Gould, Daniel J. ו-Watkins, Emily M. and Dickinson, Mary E. and West, Jennifer L., Covalently immobilized platelet-deived growth factor-BB מקדם אנטיוגנזה בפולי(אתילן גליקול) הידרוג'לים ביומירנטיים, ACTA BIOMATERIALIA, כרך 7 מס'. 1 (2011), עמ'. 133--143

17מייקל אולאוסון, פראדיפ בי פאטיל, ויג'אי קומאר קונה, פריטי צ'וגולה, נידיה הרננדז, קטאקי מתה, קרולה קולברג-לינד, הלנה בורג, האסה אינל, פרופ' סוצ'יטרה סומיטרן-הולגרסון. השתלה של וריד אלוגני שהונדס ביולוגית עם תאי גזע אוטולוגיים: מחקר הוכחה לקונספט. // The Lancet, כרך 380, גיליון 9838, עמודים 230 - 237, 21 ביולי 2012

18מייגן ק. פרולקס, שון פ. קארי, ליסה מ. דיטרויה, קרייג מ. ג'ונס, מייקל פחרזדה, ז'אק פ. גאייט, אמנדה ל. קלמנט, רוברט ג'י אור, מרשה וו. רול, ג'ורג' ד. פינס, גלן אר. .גאודט. מיקרו-חוטים של פיברין תומכים בצמיחת תאי גזע מזנכימליים תוך שמירה על פוטנציאל התמיינות. // Journal of Biomedical Materials Research Part A Volume 96A, Issue 2, pages 301–312, February 2011

19KofflerJ, et al. ארגון כלי דם משופר משפר אינטגרציה פונקציונלית של שתלי שרירי שלד מהונדסים. Proc Natl Acad Sci U S A.2011 Sep 6;108(36):14789-94. Epub 2011 30 באוגוסט.

20Giarratana, et al. הוכחה עקרונית לעירוי של כדוריות דם אדומות שנוצרו במבחנה. // Blood 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. אנלוגי במבחנה של מח עצם אנושי מפיגומים תלת מימדיים עם גיאומטריית גביש קולואידית הפוכה ביומימטית. // ביו-חומרים, כרך 30, גיליון 6, פברואר 2009, עמודים 1071-1079 הנדסה מחודשת של איברים באמצעות פיתוח של שתל כבד מושתל מחדש באמצעות מטריצת כבד דה-תאית. // Nature Medicine 16, 814–820 (2010)

27עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית. ביו-הנדסה בנושא הלב. עורכים מגדי יעקב ורוברט נרם.2007 כרך 362(1484): 1251-1518.

28GaebelR, et al. דפוס תאי גזע ותאי אנדותל אנושיים עם הדפסת לייזר להתחדשות הלב. חומרים ביולוגיים. 10 בספטמבר 2011.

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. ריאות מהונדסים רקמות להשתלת in Vivo. // מדע 30 ביולי 2010: כרך. 329 מס. 5991 עמ'. 538-541

30Takatsugu Yamada, Hiromichi Kanehiro, Takeshi Ueda, Daisuke Hokuto, Fumikazu Koyama, Yoshiyuki Nakajima. יצירת מעיים פונקציונליים ("iGut") מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי עכבר. // הכנס הבינלאומי השני של SBE בנושא הנדסת תאי גזע (2-5 במאי 2010) בבוסטון (MA), ארה"ב.

31קרן קאופמן-פרנסיס, יעקב קופלר, נועה וינברג, יובל דור, שולמית לבנברג. מיטות כלי דם מהונדסות מספקות אותות מפתח לתאים המייצרים הורמונים בלבלב. // PLoS ONE 7(7): e40741.

32Lai L, et al. אבות תאי גזע עובריים של עכבר, שמקורם בתאי אפיתל thymic, משפרים שיקום תאי T לאחר השתלת מח עצם אלוגני. דם.2011 26 ביולי.

33Renea A Taylor, Prue A Cowin, Gerald R Cunha, Martin Pera, Alan O Trounson, + et al. יצירת רקמת ערמונית אנושית מתאי גזע עובריים. // שיטות הטבע 3, 179-181

34סטפן פ. קרוץ, ג'ארד סי רובינס, טוני-מארי פרוצ'יו, ריצ'רד מור, מרגרט מ. שטיינהוף, ג'פרי אר מורגן וסנדרה קרסון. הבשלה חוץ גופית של ביציות באמצעות השחלה המלאכותית האנושית המוכנה מראש. // JOURNAL OF ASSISTED RPRODUCTION AND GENETICS כרך 27, מספר 12 (2010), 743-750.

36Atlantida Raya-Rivera MD, Diego R Esquiliano MD, James J Yoo MD, פרופ' אסתר לופז-Bayghen PhD, Shay Soker PhD, פרופ' Anthony Atala MD שופכה אוטולוגית מהונדסת רקמות למטופלים הזקוקים לשחזור: מחקר תצפית // The Lancet, כרך א. 377 מס. 9772 עמ' 1175-1182

38צ'רלס הנסון, ת'וריר הארדרסון, קתרינה אלסטרום, מרקוס נורדברג, גונילה קייסנדר, מהנדרה ראו, יוהאן הילנר, אולף סטנווי, השתלה של תאי גזע עובריים אנושיים על קרנית אנושית פצועה חלקית במבחנה // Acta Ophthalmologica, Acta Ophthalmologica ב-20127 ינואר, 2012 בינואר DOI: 10.1111/j.1755-3768.2011.02358.x

39Gabriel Nistor, Magdalene J. Seiler, Fengrong Yan, David Ferguson, Hans S. Keirstead. מבני רקמה תלת מימדיים של אבות רשתית מוקדמת בתלת מימד שמקורם בתאי גזע עובריים אנושיים. // Journal of Neuroscience Methods, כרך 190, גיליון 1, 30 ביוני 2010, עמודים 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. היווצרות עצמית של אדנוהיפופיזה תפקודית בתרבות תלת מימדית. // Nature 480, 57–62 (1 בדצמבר 2011)

41Mukhina I.V., Khaspekov L.G. טכנולוגיות חדשות בנוירוביולוגיה ניסויית: רשתות עצביות על מערך רב אלקטרודות. תולדות הנוירולוגיה הקלינית והניסויית. 2010. №2. עמ' 44-51.