Ratele postindustriale de dezvoltare ale omenirii, și anume știința și tehnologia, sunt atât de mari încât nu ar fi putut fi imaginate acum 100 de ani. Ceea ce odinioară era citit numai în SF populare a apărut acum în lumea reală.
Nivelul de dezvoltare a medicinei în secolul 21 este mai ridicat ca niciodată. Bolile care erau considerate mortale în trecut sunt tratate cu succes astăzi. Cu toate acestea, problemele oncologiei, SIDA și multe alte boli nu au fost încă rezolvate. Din fericire, în viitorul apropiat va exista o soluție la aceste probleme, dintre care una va fi cultivarea organelor umane.
Bazele bioingineriei
Știința, folosind baza informațională a biologiei și folosind metode analitice și sintetice pentru a-și rezolva problemele, a apărut nu cu mult timp în urmă. Spre deosebire de ingineria convențională, care folosește științe tehnice, în principal matematică și fizică, pentru activitățile sale, bioingineria merge mai departe și folosește metode inovatoare sub forma biologiei moleculare.
Una dintre sarcinile principale ale sferei științifice și tehnice nou bătute este cultivarea organelor artificiale în laborator în scopul transplantării lor ulterioare în corpul unui pacient al cărui organ a eșuat din cauza leziunilor sau deteriorării. Pe baza structurilor celulare tridimensionale, oamenii de știință au reușit să avanseze în studiul influenței diferitelor boli și viruși asupra activității organelor umane.
Din păcate, până acum acestea nu sunt organe cu drepturi depline, ci doar organite - rudimente, o colecție neterminată de celule și țesuturi care pot fi folosite doar ca mostre experimentale. Performanța și viabilitatea lor sunt testate pe animale de experiment, în principal pe diferite rozătoare.
Referință istorică. Transplantologie
Creșterea bioingineriei ca știință a fost precedată de o lungă perioadă de dezvoltare a biologiei și a altor științe, al căror scop era studierea corpului uman. Încă de la începutul secolului al XX-lea, transplantul a primit un impuls în dezvoltarea sa, a cărui sarcină era să studieze posibilitatea transplantului unui organ donator către o altă persoană. Crearea unor tehnici capabile să conserve organele donatoare pentru o perioadă de timp, precum și disponibilitatea experienței și a planurilor detaliate de transplant, le-a permis chirurgilor din întreaga lume să transplanteze cu succes organe precum inima, plămânii, rinichii la sfârșitul anilor 60.
În acest moment, principiul transplantului este cel mai eficient în cazul în care pacientul se află în pericol de moarte. Principala problemă este lipsa acută de organe donatoare. Pacienții potsă-și aștepte rândul ani de zile, fără să aștepte. În plus, există un risc mare ca organul donator transplantat să nu prindă rădăcini în corpul primitorului, deoarece va fi considerat ca un obiect străin de către sistemul imunitar al pacientului. În opoziție cu acest fenomen, s-au inventat imunosupresoare, care, totuși, mai degrabă paralizează decât vindecă - imunitatea umană slăbește catastrofal.
Avantajele creației artificiale față de transplant
Una dintre principalele diferențe competitive dintre metoda de creștere a organelor și transplantul lor de la un donator este că în laborator, organele pot fi produse pe baza țesuturilor și celulelor viitorului primitor. Practic, se folosesc celule stem, care au capacitatea de a se diferenția în celule ale anumitor țesuturi. Omul de știință este capabil să controleze acest proces din exterior, ceea ce reduce semnificativ riscul de respingere viitoare a organului de către sistemul imunitar uman.
Mai mult, metoda de cultivare a organelor artificiale poate produce un număr nelimitat de ele, satisfacând astfel nevoile vitale a milioane de oameni. Principiul producției în masă va reduce semnificativ prețul organelor, salvând milioane de vieți și crește semnificativ supraviețuirea umană și împingând data morții biologice..
Realizări în bioinginerie
Astăzi, oamenii de știință sunt capabili să crească rudimentele viitoarelor organe - organele pe care sunt testate diferite boli, viruși și infecții pentru a urmări procesulinfecții și elaborează contramăsuri. Succesul funcționării organelelor este verificat prin transplantarea lor în corpurile animalelor: iepuri, șoareci.
De asemenea, merită remarcat faptul că bioingineria a obținut un oarecare succes în crearea de țesuturi cu drepturi depline și chiar în creșterea organelor din celule stem, care, din păcate, nu pot fi încă transplantate unei persoane din cauza inoperabilității lor. Cu toate acestea, în acest moment, oamenii de știință au învățat cum să creeze artificial cartilaj, vase de sânge și alte elemente de legătură.
Piele și oase
Nu cu mult timp în urmă, oamenii de știință de la Universitatea Columbia au reușit să creeze un fragment de os asemănător ca structură cu articulația maxilarului inferior, care îl conectează de baza craniului. Fragmentul a fost obținut prin utilizarea celulelor stem, ca în cultivarea organelor. Puțin mai târziu, compania israeliană Bonus BioGroup a reușit să inventeze o nouă metodă de recreare a unui os uman, care a fost testată cu succes pe o rozătoare - un os crescut artificial a fost transplantat într-una dintre labe. În acest caz, din nou, s-au folosit celule stem, doar ele au fost obținute din țesutul adipos al pacientului și ulterior plasate pe un cadru osos asemănător unui gel.
Din anii 2000, medicii folosesc hidrogeluri specializate și metode de regenerare naturală a pielii deteriorate pentru a trata arsurile. Tehnicile experimentale moderne fac posibilă vindecarea arsurilor severe în câteva zile. Așa-numitele spray-uri Skin Gunun amestec special cu celule stem ale pacientului pe suprafața deteriorată. Există, de asemenea, progrese majore în crearea pielii funcționale stabile, cu vase de sânge și limfatice.
Creșterea organelor din celule
Recent, oamenii de știință din Michigan au reușit să crească în partea de laborator a țesutului muscular, care, totuși, este la jumătate mai slab decât originalul. În mod similar, oamenii de știință din Ohio au creat țesuturi stomacale tridimensionale care au fost capabile să producă toate enzimele necesare digestiei.
Oamenii de știință japonezi au făcut aproape imposibil - au crescut un ochi uman pe deplin funcțional. Problema transplantului este că încă nu este posibil să atașați nervul optic al ochiului la creier. În Texas, a fost posibilă creșterea artificială a plămânilor într-un bioreactor, dar fără vase de sânge, ceea ce pune la îndoială performanța acestora.
Perspective de dezvoltare
Nu va trece mult înainte de momentul din istorie când o persoană poate fi transplantată majoritatea organelor și țesuturilor create în condiții artificiale. Deja, oamenii de știință din întreaga lume au dezvoltat proiecte, mostre experimentale, dintre care unele nu sunt inferioare originalelor. Pielea, dinții, oasele, toate organele interne după un timp pot fi create în laboratoare și vândute persoanelor care au nevoie.
Noile tehnologii accelerează, de asemenea, dezvoltarea bioingineriei. Imprimarea 3D, care a devenit larg răspândită în multe domenii ale vieții umane, va fi utilă înca parte a creșterii de noi organe. Bioimprimatoarele 3D au fost folosite experimental din 2006, iar în viitor vor putea crea modele 3D operabile de organe biologice prin transferul culturilor celulare pe o bază biocompatibilă.
Concluzie generală
Bioingineria ca știință, al cărei scop este cultivarea țesuturilor și a organelor pentru transplantul ulterioar, sa născut nu cu mult timp în urmă. Ritmul rapid în care face progrese este marcat de realizări semnificative care vor salva milioane de vieți în viitor.
Oasele și organele interne crescute cu celule stem vor elimina nevoia de organe donatoare, care sunt deja insuficiente. Oamenii de știință au deja o mulțime de dezvoltări, ale căror rezultate nu sunt încă foarte productive, dar au un potențial mare.
