Mesterséges szervek, az ember mindent megtesz, a népszerű mechanizmusok folyóirata
A biológia és a gyógyászat sikerei a közelmúltban jelentősen meghosszabbították az átlagos várható élettartamot, és megszabadították a sok halálos betegség Damocles kardját. De nem minden betegség legyőzik. és az ember életét. annál aktívabb. még mindig túl rövidnek tűnik számunkra. Lehetséges-e a tudomány a következő ugrásra?
Új bőr A laboratórium alkalmazottai egy mesterségesen megnövekedett bőrfelületből kiválnak a tálcából. A szöveget egy dermatológiai intézetben hozták létre Olaszország olaszországi Pomezia városában, Michele de Luca professzor irányítása alatt.
Természetesen vannak optimizmusok. Napjainkban számos olyan irányzat létezik a tudományban, amely a közelben vagy messze jövőben lehetővé teheti a Homo sapiensnek egy tartósabb és megbízhatóbb gondolkodási konstrukciót. Az első az egészségtelen test elektronikai-mechanikus "támogatása". Bomba biotikus protézisekről beszélünk, amelyek autentikusan reprodukálják az emberi mozdonyokat, vagy akár egész exoskeletonokat, amelyek a mozgás örömeit megbénították.
Ezek a zseniális termékek kiegészítik a neuromachine felületet, amely lehetővé teszi, hogy parancsokat olvasson közvetlenül az agy megfelelő területeiről. Az ilyen készülékek meglévő prototípusai már létrejöttek, most a legfontosabb a javulásuk és az ár fokozatos csökkentése.
A második irányba tekinthető az öregedést okozó genetikai és egyéb mikrobiológiai folyamatok vizsgálata. Ezeknek a folyamatoknak a tudása - valószínűleg a jövőben is - lehetővé teszi a szervezet hervadásának lelassítását és az aktív élet meghosszabbítását a korhatáron túl, és esetleg tovább.
Végül egy harmadik terület magában foglalja a kutatás fejlesztésére eredeti alkatrészek az emberi test - a szövetek és szervek, amelyek szerkezetileg és funkcionálisan is kicsit különbözik a természetes, és lehetővé teszik időben „javítás” a test, ütött súlyos betegség vagy a korral járó változásokat. Szinte minden nap új eseményekről van szó ezen a területen.
Indítsa el a nyomtatást
A szervtermesztés alaptechnikája vagy a szövetkezelés során embrionális őssejteket használnak egy adott szövet speciális sejtjeinek, például hepatocitáknak - a máj parenchyma sejtjeinek (belső környezete) előállításához. Ezeket a sejteket az intercelluláris kötőszövet szerkezetébe helyezzük, amely túlnyomórészt a kollagén fehérjéből áll.
Így a sejtek a teljes szerv térfogatával töltődnek fel. A mátrix kollagén nyerhető tisztítással sejt donor biológiai szövet vagy, hogy sokkal könnyebb és kényelmesebb, hogy hozzon létre mesterségesen a biológiailag lebontható polimereket vagy speciális kerámia, amikor a csont. A mátrixban a sejtek mellett tápanyagokat és növekedési faktorokat vezetnek be, amelyek után a sejtek egyetlen szervet vagy valamilyen "tapaszt" alkotnak, amely az érintett részt helyettesíti.
Igaz, hogy a mesterséges máj, a tüdő és más létfontosságú szervek emberre történő átültetése még mindig elérhetetlen, egyszerűbb esetben az ilyen technikát sikeresen használják. A tenyésztett trachea páciensének átültetésének esete, amelyet a Surgery RNC-nél neveztek el. BV Petrovsky az olasz professzor P. Macchiarini vezetésével. Ebben az esetben a donor légcsövet vettük alapul, amelyet alaposan tisztítottunk a sejtekből. Helyükön őssejteket vezettek be, amelyeket a páciens csontvelőjéből vettek. Emellett növekedési faktorokat és a nyálkahártyák töredékét is elhelyezték - egy megmentett nő sérült légcsőjéből is kölcsönadtak.
Az ilyen körülmények között nem differenciált sejtek a légző-epithelium sejtjeit eredményezték. A növekvő szervet beültetették a betegbe, és speciális intézkedéseket vezettek az implantátum csírázására az erekben, és helyreállították a vérkeringést.
Azonban már létezik olyan módszer, amely a mesterséges vagy biológiai eredetű mátrixok használata nélkül növekszik. Az eljárást bio-nyomtatóban ismert eszközben végeztük. Napjainkban a bioprinterek prototípusok "kikerülnek", és kis méretű modellek jelennek meg. Például az Organovo cég eszköze 20 vagy több sejtréteget tartalmazó szövetek fragmenseinek kinyomtatására képes (és különböző típusú sejtek vannak), amelyeket intercelluláris szövet és vérkapillárisok hálózata egyesített.
Kötőszöveti és sejteket összegyűjtjük együtt ugyanazt a technológiát, hogy a használt háromdimenziós nyomtatás: mozgó fej van elhelyezve, mikronos pontosságú háromdimenziós koordinátái a hálózat, „kiköpi” egy pont a cseppecske tartalmazó sejt vagy kollagén és más anyagok. A bioprintek különböző gyártói arról számoltak be, hogy eszközeik már képesek kísérleti állatok bőre fragmentumainak kinyomtatására, valamint a vese szövet elemeire. Ennek eredményeképpen a különböző típusú sejtek helyes elrendezését lehetett elérni egymáshoz képest. Azonban a korszak, amikor a klinikák nyomtatók képesek lesznek különböző célokra és nagy mennyiségű szervek létrehozására, még várni kell.
Az agy helyett
Az ember pótalkatrész-témájának fejlesztése elkerülhetetlenül a legintimebb témává tesz minket, ami emberré teszi az embert. Az agy helyettesítése talán a legnagyobb fantasztikus ötlet a potenciális halhatatlanság tekintetében. A probléma, amint azt feltételezed, az az agy, amely úgy tűnik, hogy a legösszetettebb anyagi tárgy, amelyet az emberiség az univerzumban ismer. És talán az egyik leginkább érthetetlen. Ismeretes, hogy miből áll, de nagyon keveset tudunk arról, hogy működik.
Így ha az agy olyan rekonstruálható, mint a neuronok halmaza, amelyek kapcsolatokat hoznak egymással, akkor még mindig szükséges gondolkodni, hogyan kell elhelyezni az összes szükséges információt egy személy számára. Ellenkező esetben a legjobb esetben a felnőttnek szürke anyagot kapunk. A végső cél szuperfantisztikus természetének ellenére a tudomány aktívan dolgozik az idegszövet regenerálódásának problémáján. Végül is a cél szerényebb lehet - például az agy egy része, amely egy trauma vagy súlyos betegség következtében elpusztult.
A probléma az agyszövet regeneráció mesterséges súlyosbítja az a tény, hogy az agy magas heterogenitás: van egy több fajta idegsejteket, elsősorban a gátló és serkentő neuronokban és neuroglia (szó - „ideges ragasztó”) - egy sor járulékos sejtek az idegrendszer. Ezenkívül a különböző típusú cellák bizonyos értelemben helyezkednek el a háromdimenziós térben, és ezt a helyet meg kell ismételni.
Ideges Chip
A híres Massachusetts Informatikai Intézet egyik laboratóriumában, amely az informatika terén elért fejlődéséről ismertté vált, a mesterséges idegszövetek "számítógéphez" történő létrehozását közelítette meg a mikrochipgyártási technológia elemeinek felhasználásával.
A bostoni kutatók a patkányagy elsődleges kéregéből származó idegsejtek keverékét vették fel, és a legvékonyabb hidrogéllemezekre vitték. A lemezek egyfajta szendvicset alakítottak ki, és most a feladat az volt, hogy elkülönítse az egyes blokkokat egy adott térbeli struktúrával. Az átlátható blokkok megkapása után a tudósok arra törekedtek, hogy megvizsgálják az egyes idegsejtek kialakulásának folyamatait.
A problémát fotolitográfiával oldották meg. A hidrogél rétegekre műanyag maszkokat alkalmaztak, amelyek lehetővé tették a fény csak bizonyos területeken való működést, "hegesztés" őket. Így lehetséges volt a cellulóz összetételének méretét és vastagságát különféle méretű és vastagságban beszerezni. Ezeknek a "tégláknak" az idő múlásával történő vizsgálata az idegszövetek jelentős darabjainak létrehozását eredményezheti az implantátumokban való alkalmazásra.
Ha MIT mérnökei megközelítés a tanulmány és rekonstrukciója az idegszövet a mérnöki-style, azaz a mechanikus alakítás a kívánt szerkezetet, a RIKEN Központ Fejlődésbiológiai Intézet Kobe, Japán tudósok professzor által vezetett Yoshiki Sasai tapogatózni más módon - evo-Devo, evolúciós fejlődés útjára. Ha pluripotens őssejtek az embrió is létrehozhat önszerveződő elosztjuk a szerkezet specializált sejtek (azaz különböző szervekben és szövetekben), vagy nem tud, ha megértjük a törvények e fejlődés, irányítsák az őssejteket létrehozni implantátumok természeti formák?
És ez a fő kérdés, hogy az a célja, hogy válaszoljon a japán biológusok: mennyi alakulásától függ a specifikus sejtek külső tényezők (például a kapcsolatot a környező szövetek), és hogy milyen mértékben a program „varrott” belül az őssejtek maguk. Tanulmányok kimutatták, hogy lehetséges, hogy növekszik őssejtek izolált csoportból kap egy speciális eleme a test, bár a külső tényezők játszanak szerepet - például megköveteli, hogy bizonyos kémiai indukáló jelek okozó őssejtek, hogy dolgozzon, mondjuk, ahogy idegszövet. És ehhez nincs szükség semmiféle támogató struktúrára, amelyet cellákkal kell tölteni - a formák a sejtek felosztása során felmerülnek a fejlődés folyamatában.
A szabadalmazott eljárás Sasa japán sikerült növekedni háromdimenziós szerkezetét az idegszövet, amelyek közül az első volt származó embrionális őssejtek az egér retina (az úgynevezett szem üveg), amelyek összetétele a következő volt funkcionálisan különböző sejttípusok. A természet által előírt módon rendeződtek. A következő eredmény az adenohipofízis, nemcsak a természetes szerkezet megismétlése, hanem a szükséges hormonok felszabadítása is az egér transzplantációja során.
Természetesen az idegszövet teljes funkcionális implantátumai, és még inkább az emberi agy területei még mindig nagyon, nagyon messze vannak. Azonban a sikeres mesterséges szövetek regenerálódását és a technológiai fejlődés alakulását jelzik az utat, hogy megy minden regeneratív orvoslás, az „intelligens” protézisek - kompozit implantátumokat, amely kész háromdimenziós struktúrák „kicsírázott” sejt anyaga, továbbá - a termesztés alkatrészek férfi ugyanazon törvények szerint, amelyekkel természetes körülmények között fejlődnek.