Клетки человека способны сформировать новый орган на любой специально обработанной матрице, даже на яблоке. Канадские исследователи вырастили на этом фрукте настоящее ухо. А в России, Китае и США органы и ткани уже печатают на принтере. Как скоро подобные эксперименты войдут в клиническую практику – ответ на этот и другие вопросы в нашем новом расследовании.
Новость моментально облетела весь мир — канадские ученые смогли вырастить человеческое ухо из яблока. Известный биофизик и профессор университета Оттавы, Эндрю Пеллинг, с удовольствием продемонстрировал журналистам результаты своей долгой работы. И что удивительно, результат вполне буквален.
Доктор Пеллинг смог вырастить человеческие клетки прямо на поверхности обычного яблока!
«Это сущее чудо садоводства, — объявляет Эндрю Пеллинг, стоя перед телевизионными камерами. — В скором будущем люди смогут легко выращивать себе запасные органы. Целлюлоза растений будет служить каркасом, в котором размножатся клетки человека».
Вполне возможно, что этот «яблочный улов» на самом деле не привлекает внимание как донорский орган. Скорее, его создание призвано продемонстрировать потенциал современных биотехнологий.
Изначально в этом ухе остался только скелет яблока — клетки плода были удалены, оставив лишь целлюлозную основу и ДНК фрукта. Затем в этот фруктовый каркас были внесены человеческие клетки HeLa — клетки раковых опухолей шейки матки, способные бесконечно размножаться. Форма уха была сконструирована статично в лаборатории, без завитушек и извилин. Таким образом, была создана уникальная фруктовая скульптура с глубоким смыслом.
Андрей Пеллинг гордо называет свое «яблочное ухо» не только как биологический эксперимент, но и как произведение искусства. Это имеет глубокий смысл, так как по верованиям христиан, именно яблоко было плодом с дерева познания, который съели первые люди — Адам и Ева.
Свинья станет донором для человека
Идея улучшения своего тела зародилась у человечества еще в древности, когда люди восхищались силой и скоростью хищных зверей, ловкостью птиц. Если вспомнить Библию, то можно увидеть, как Господь прогневался на Адама и Еву, когда они начали изменять себя, пробуя запретный плод.
Идея превращения человека с использованием различных материалов имеет не только мифологическое значение, но и материальное подтверждение. В древнем Египте богов изображали на стенах гробниц с головами зверей, птиц и даже крокодилов на человеческих телах. В Индии по сей день почитают Ганешу — у их изображений этого бога голова слона.
Начиная с двадцатого века, врачи пытались использовать органы животных для пересадки на людей, что называется ксенотрансплантацией. Однако эта практика оказалась сложной и неудачной. В 60-х годах пытались пересаживать сердце, почку и печень шимпанзе и других приматов на людей, но органы быстро отторгались и операции были прекращены.
Несмотря на это, выдающийся советский трансплантолог, академик Валерий Иванович Шумаков, считал ксенотрансплантацию перспективным направлением.
«Благодаря выявлению механизмов тканевой несовместимости и прогрессу в области генной инженерии появилась реальная возможность реализации ксенотрансплантации, – отмечал ученый Шумаков шестнадцать лет назад. – Возможно, генно-инженерная свинья действительно является ключом к окончательному решению данной проблемы».
На данный момент биоматериалы генно-модифицированных свиней используются в научных экспериментах, однако в развитых странах уже начали создавать целые фермы, которые впоследствии станут донорскими фабриками.
Пересадка нужных органов будет проводиться с использованием стволовых клеток пациента. Тем не менее, также будут использоваться обычные клетки из жировой ткани, которым ученые уже почти научились придавать свойства стволовых клеток. Сначала в лабораториях из стволовых клеток будут создавать органоиды — структуры, из которых могут развиться сердце, печень и другие органы. Затем такие органоиды будут имплантированы в организм свиней на нужной стадии развития. Там они будут расти с сосудами, созреют и станут готовы к пересадке для пациентов, нуждающихся в этом.
В США подобные исследования проводятся в институте Солка и университете Миннесоты.
«Мы выращиваем человеческие органы в телах животных», – заявляет доктор Дениэл Гэрри из университета Миннесоты.
Такие гибриды, как соединение человека и свиньи, больше не являются чем-то невозможным, это уже реальность. Несмотря на то, что звучит необычно и вызывает недоумение, именно такая комбинация обещает перспективы. Недавно поступила обнадеживающая информация из университета Колумбии в Нью-Йорке: фрагмент коровьей кости успешно пересадили в нижнюю челюсть свиньи, и он хорошо прижился. Конечно, перед этим обработали кость коровы, чтобы избежать отторжения, и предварительно заселили её клетками жировой ткани свиньи. Через полгода имплантат полностью соединился с челюстью. Ученые считают, что данный эксперимент может стать революционным в области челюстной хирургии и стоматологии.
Взгляд в будущее: «Этот шаг приближает нас к созданию инновационных имплантатов для человека», – говорит Розмари Хунцикер, руководительница программы тканевой инженерии и регенеративной медицины в Национальном институте биомедицинской визуализации и биоинженерии в США.
Сердца всё ещё в дефиците
Использование передовых биотехнологий может радикально изменить ситуацию с нехваткой донорских органов. Я имел возможность общаться с пациентами Федерального научного центра трансплантологии и искусственных органов имени академика Шумакова, у которых было проведено трансплантирование сердца.
Многие из них рассказывали, что большое время провели в ожидании подходящего донорского сердца. Валерий Сыроватко, пенсионер из Таганрога, ожидал вызова в клинику более года, пока наконец не попал в Москву и не провел 55 дней в больнице с механическим сердцем. Только к концу этого периода был найден соответствующий донорский орган.
После проведенной операции Валерий Сыроватко выразил мне мнение, что если бы у специалистов был запас органов, то можно было бы спасти множество жизней!
К сожалению, больным россиянам приходится много лет ждать сердца, легких, почек, печени, поджелудочной железы и других донорских органов.
На прошедшем этим летом в Москве VIII Всероссийском съезде трансплантологов (к слову, в его рамках прошла конференция по биоискусственным системам, клеточным системам и регенеративной медицине) медики высказывались не только об успехах. Руководитель ФНЦ трансплантологии и искусственных органов академик Сергей Готье подчеркнул, что в России до сих пор отсутствуют законы, которые позволили бы создать электронную базу потенциальных доноров.
Сергей Владимирович Готье подчеркнул необходимость создания Регистра, который будет основан на информации о донорах, органах, вынутых у них, а также о реципиентах, ожидающих трансплантацию. По мнению специалиста, подобные базы существуют за рубежом.
Планы применения новых законов о трансплантации органов в Госдуме будут рассмотрены осенью, и они обязательно включат в себя актуальные вопросы биоинженерии. Использование животных для создания человеческих органов и тканей — это не только вопрос этики, но и вопрос закона. Во многих странах подобные исследования запрещены. Проблему усложняет отношение религиозных лидеров к трансплантации. Например, иудеи и мусульмане отвергают идею пересадки органов из свиньи, так как Талмуд и Коран считают ее нечистым животным. Некоторым ортодоксам может показаться компромиссным вариантом выращивание органов с использованием растений.
По словам профессора Эндрю Пеллинга, выращивание органов на растительной основе обходится гораздо дешевле, чем использование животных тканей:
На рынке цены на яблоки самые низкие среди всех фруктов и в сотни раз меньше, чем цена на специально генетически модифицированную свинью.
Отторжения не будет
Использование биотехнологий позволяет создавать сердце, подходящее для конкретного пациента, удобное и комфортное, как будто это настроченный на заказ костюм.
Одной из основных проблем в сфере трансплантации является совместимость донорских тканей. Люди, которым пересаживают органы, вынуждены постоянно принимать лекарства, подавляющие иммунитет, чтобы предотвратить отторжение. Эти медикаменты чрезвычайно дороги, а их заменители не всегда эффективны.
Снижение иммунитета открывает двери для болезней, и даже обычная простуда для людей, живущих с чужими органами, становится смертельным риском.
Однако, если вырастить орган искусственно, то можно заранее избавиться от клеток, которые могут вызвать отторжение у организма больного.
Исследователи из Массачусетского Центрального Госпиталя вместе с коллегами из Гарвардской Медицинской Школы уже произрастили ткани человеческого сердца в условиях лаборатории. Они использовали клетки взрослого человека, которые были размещены на 3D-каркасе. При этом использовалась технология, исключающая отторжение тканей — клетки, вызывающие иммунные реакции, были заменены на совместимые.
Ранее подобные эксперименты с переброской клеток проводились американскими учеными на семидесяти человеческих сердцах из органного банка. Однако для трансплантации они не использовались — данная технология пока еще считается экспериментальной.
Возможно, в ближайшем будущем для каждого пациента будут создавать индивидуальное сердце на 3D-принтере. Используя капли с живыми клетками, структура органа будет постепенно вырастать в экспериментальных установках.
Ученые из Китая уже добились успехов в напечатании ушей, печени и почек.
Недавно в России на местном биопринтере изготовили щитовидную железу и успешно пересадили ее лабораторной мыши – об этом рассказал руководитель кластера биологических и медицинских технологий Фонда «Сколково» Кирилл Каем.
В лаборатории регенеративной медицины Научного центра сердечно-сосудистой хирургии имени Бакулева тоже достигли значительных успехов: теперь они могут восстанавливать стенки сердечной мышцы пациентов с использованием их собственных клеток. Сердце больного восстанавливает само себя – главное, чтобы материал был доставлен в нужное место.
Биохакинг – наука на грани фола
Сейчас подходящий момент, чтобы вспомнить о профессоре Пеллинге и его увлечении биохакингом. Это термин, который используют ученые и любители исследований, стремящиеся сделать инновации доступными для всех. Это своеобразный ультра-радикальный ответ на запреты, присутствующие в законодательствах многих стран по поводу рискованных экспериментов, которые общество еще не готово принять, таких как клонирование людей.
Кстати, ровно шестнадцать лет назад, 8 августа, в Великобритании начались опыты по клонированию человека. Законодатели реагировали на это жестко, и в 2001 году был принят закон, запрещающий репродуктивное клонирование человека. Однако терапевтическое клонирование для получения биоматериалов там разрешено. В других странах законы на клонирование человека гораздо строже.
Биохакеры, находясь на грани, искренне считают, что они способствуют прогрессу.
Интересно, но именно с уха, который был выращен на спине мыши из клеток теленка американским биоинженером Линдой Гриффит и ее командой шестнадцать лет назад, начался биохакинг. А профессор Пеллинг с его «яблочным ухом», которое вызвало шок у публики этим летом, намеренно провел параллель с тем удивительным экспериментом. И он убедительно продемонстрировал — каркас для выращивания органа можно создавать не только из полимеров и других материалов. Теперь растения также могут войти в арсенал запасных частей для человеческого организма. Кто знает, возможно, через тридцать лет женщины будут просить о выращивании для себя нового органа из лепестков розы, а мужчины — из листьев дуба. Мода наверняка затронет и трансплантологию, ведь пластическая хирургия развивается стремительно.
От мочевого пузыря путь ведет к сердцу
Профессионал в области биоинженерии Антони Атала, руководитель учреждения регенеративной медицины Уэйк Форрест, уже успешно выращивает из клеток пациентов мочевой пузырь, уретру и влагалище. Количество людей, которым он доставил новые органы, идёт на десятки.
«Создание этих органов основано на простой конструкции, – говорит Антони Атала о своей работе. – Ведь в их основе лежат просто мешки и трубки»
Антон Атала поставил перед собой цель создать искусственное сердце, печень и легкие. Он надеется, что это произойдет в скором времени, в этом году Атала продемонстрировал биопринтер, созданный для этой цели в его институте. И то, что подобные исследования ведутся по всему миру, только радует его. Чем больше ученых занимается этой проблемой, тем ближе результат.
А в заключение нашего исследования — маленький, но приятный сюрприз. Подобные животно-растительные конструкции оказывается существуют не только в лаборатории профессора Пеллинга, но и в дикой природе.
Ухо-яблоко, оказывается, не единственный гибрид такого рода. Биологам недавно удалось обнаружить у моллюска зеленоухой элизии растительные гены. С их помощью это существо, обитающее у берегов Америки, создает молекулы хлорофилла и питается как растение.
В завершение, по традиции, несколько полезных советов. Врачи советуют пациентам следить за здоровьем: информация о достижениях современной биоинженерии полезна не только для медиков. Оптимизм, как известно – лучшее лекарство, не забывайте, что ученые постоянно работают над новыми технологиями. Пройдет десяток-другой лет – и те «запасные части», как сердце, легкие, печень, почки и другие органы могут стать доступными, а их пересадка – обыденным делом. Чтобы дожить до этих приятных времен, стоит беречь своё здоровье. Как сделать это? Очень просто! Ведите активный образ жизни, избегайте излишеств и вредных привычек (наркомания, алкоголизм являются противопоказаниями к трансплантации органов). Ну, и не забывайте о своем рационе — в нем обязательно должны быть овощи и фрукты. Ведь, если верить Библии, род человеческий начался с того, что Адам и Ева надкусили яблоко.
Новые методы искусственного выращивания органов
Современные достижения в области биотехнологий позволяют создавать новые методы для выращивания органов. Использование тканей и клеток животного и растительного происхождения позволяет создавать соединения, которые способствуют росту и развитию органов в лабораторных условиях. Это открывает новые перспективы для медицины и улучшает возможности трансплантации органов.
Биотехнологии также позволяют улучшить качество искусственных органов, делая их более совместимыми с организмом человека и уменьшая риск отторжения. Новые методы обеспечивают более точное моделирование биологических процессов, что ведет к более успешным результатам при трансплантации. Это позволяет улучшить качество жизни пациентов и увеличить их шансы на выздоровление.
Однако, помимо перспектив, существуют и риски, связанные с использованием биотехнологий в медицине. Некоторые исследователи опасаются возможного воздействия на генетическую структуру организма и потенциальных побочных эффектов от таких вмешательств. Важно внимательно изучать эти аспекты и строго контролировать процессы, связанные с искусственным выращиванием органов.
Биотехнологии в медицине: перспективы и риски
Необходимость проведения клинических испытаний трансплантации органов животного происхождения вызывает дискуссии в медицинском сообществе. С одной стороны, это может принести революцию в методах лечения и спасения жизней больных. С другой стороны, существуют риски отторжения, возможные осложнения и непредсказуемые последствия для организма человека.
Использование биотехнологий в медицине представляет собой сложный и многогранный процесс, который требует особого внимания к этическим аспектам. Важно учитывать интересы и благополучие как человека, так и животного, которое становится донором органа. Необходимо тщательно взвешивать все плюсы и минусы данного метода лечения.
Клинические опыты внедрения органов животного происхождения
Один из самых перспективных направлений в медицине – трансплантация органов животного происхождения. Этот метод представляет собой возможность использования животных органов для пересадки на людей в случае отсутствия подходящего донора. Такие инновационные клинические испытания открывают новые горизонты в кардиохирургии и урологии.
- Новые возможности для пациентов. Трансплантация органов животного происхождения открывает двери для многих людей, ожидающих спасительную операцию. Благодаря этому методу увеличивается доступность трансплантации для всех пациентов, кто нуждается в этом.
- Исследования и разработки. Ученые по всему миру ведут активные исследования, направленные на улучшение методов трансплантации органов животного происхождения. Новые технологии и материалы позволяют сделать процедуру более безопасной и эффективной.
- Гарантия безопасности. Проведение клинических испытаний позволяет выявить потенциальные риски и проблемы, связанные с трансплантацией органов животного происхождения. Это позволяет сделать процедуру более стабильной и предсказуемой для пациентов.
Таким образом, клинические опыты внедрения органов животного происхождения открывают новые перспективы в медицине и позволяют спасти жизни многих людей, находящихся в тяжелом состоянии. Этот метод становится все более востребованным и надежным в современной медицине, предоставляя надежду на выздоровление для большого числа пациентов.
Этические моральные принципы при использовании животных в области медицины
Проблема использования животных в медицинских целях многогранна и вызывает широкий спектр моральных вопросов. Подвергая животных различным испытаниям и процедурам в научных исследованиях, мы сталкиваемся с дилеммой между необходимостью сохранения здоровья и жизни людей и защитой прав и благополучия животных.
С одной стороны, использование животных в медицине может способствовать разработке новых методов лечения и спасать жизни людей. С другой стороны, это поднимает вопросы о справедливости по отношению к животным, их страданиях и праве на жизнь без искусственного вмешательства.
Видео по теме:
Вопрос-ответ:
Каким образом учёным удалось вырастить человеческое ухо из яблока?
Учёные использовали метод биоинженерии, внедряя в яблоко матрицу хрящевой ткани из человеческого организма. Яблоко выросло, приняв форму уха.
Зачем учёным потребовалось так много времени для выращивания человеческого уха?
Процесс выращивания человеческого уха из яблока требует тщательного исследования и экспериментов, чтобы добиться желаемого результата без осложнений.
Какие перспективы открываются благодаря данному научному достижению?
Выращивание органов и тканей из растений может стать прорывом в медицине, позволяя создавать пересадочные материалы без необходимости ожидания доноров.
Какие проблемы могут возникнуть при использовании человеческих тканей, выращенных из растений, в медицинских целях?
Одной из основных проблем является возможный отторжением тканей человеческого организма, так как они могут быть восприняты как чужеродные.
Какова реакция научного сообщества на данное открытие?
Открытие учёных вызвало огромный интерес в научном сообществе, многие исследователи видят в этом новые перспективы для развития биоинженерии и медицины.
Как ученым удалось вырастить человеческое ухо из яблока?
Ученым удалось вырастить человеческое ухо из яблока благодаря использованию технологии биоинженерии, которая позволяет создавать ткани и органы из клеток человека внутри других организмов, таких как растения. В данном случае, ученые внедрили человеческие клетки в яблочную ткань и создали структуру уха.
