Den postindustrielle utviklingstakten for menneskeheten, nemlig vitenskap og teknologi, er så stor at de ikke kunne vært forestilt for 100 år siden. Det som før bare ble lest i populær science fiction har nå dukket opp i den virkelige verden.
Utviklingsnivået for medisin i det 21. århundre er høyere enn noen gang. Sykdommer som tidligere ble ansett som dødelige behandles vellykket i dag. Imidlertid er problemene med onkologi, AIDS og mange andre sykdommer ennå ikke løst. Heldigvis vil det i nær fremtid finnes en løsning på disse problemene, en av dem vil være dyrking av menneskelige organer.
Basics of bioengineering
Vitenskap, som bruker biologiens informasjonsgrunnlag og bruker analytiske og syntetiske metoder for å løse problemene, oppsto for ikke så lenge siden. I motsetning til konvensjonell ingeniørfag, som bruker tekniske vitenskaper, for det meste matematikk og fysikk, for sine aktiviteter, går bioingeniør videre og bruker innovative metoder i form av molekylærbiologi.
En av hovedoppgavene til den nylig pregede vitenskapelige og tekniske sfæren er dyrking av kunstige organer i laboratoriet for videre transplantasjon i kroppen til en pasient hvis organ har sviktet på grunn av skade eller forringelse. Basert på tredimensjonale cellulære strukturer, har forskere vært i stand til å gå videre i studiet av påvirkningen av ulike sykdommer og virus på aktiviteten til menneskelige organer.
Dessverre er dette så langt ikke fullverdige organer, men kun organeller – rudimenter, en uferdig samling av celler og vev som kun kan brukes som eksperimentelle prøver. Deres ytelse og levedyktighet er testet på forsøksdyr, hovedsakelig på forskjellige gnagere.
Historisk referanse. Transplantologi
Veksten av bioteknologi som vitenskap ble innledet av en lang periode med utvikling av biologi og andre vitenskaper, hvis formål var å studere menneskekroppen. Allerede på begynnelsen av 1900-tallet fikk transplantasjon en drivkraft til utviklingen, hvis oppgave var å studere muligheten for å transplantere et donororgan til en annen person. Opprettelsen av teknikker som er i stand til å bevare donororganer i noen tid, samt tilgjengeligheten av erfaring og detaljerte planer for transplantasjon, tillot kirurger fra hele verden å transplantere organer som hjerte, lunger, nyrer på slutten av 60-tallet.
For øyeblikket er transplantasjonsprinsippet mest effektivt i tilfelle pasienten er i livsfare. Hovedproblemet er den akutte mangelen på donororganer. Pasienter kanå vente på deres tur i årevis, uten å vente på det. I tillegg er det stor risiko for at det transplanterte donororganet ikke kan slå rot i mottakerens kropp, da det vil bli betraktet som et fremmedlegeme av pasientens immunsystem. I motsetning til dette fenomenet ble immundempende midler oppfunnet, som imidlertid lammer snarere enn kurerer - menneskelig immunitet svekkes katastrof alt.
Fordelene med kunstig skapelse fremfor transplantasjon
En av de viktigste konkurranseforskjellene mellom metoden for å dyrke organer og deres transplantasjon fra en donor er at i laboratoriet kan organer produseres på grunnlag av vev og celler til den fremtidige mottakeren. I utgangspunktet brukes stamceller, som har evnen til å differensiere seg til celler i visse vev. Forskeren er i stand til å kontrollere denne prosessen fra utsiden, noe som reduserer risikoen for fremtidig avstøtning av organet av det menneskelige immunsystemet betydelig.
Dessuten kan metoden for dyrking av kunstige organer produsere et ubegrenset antall av dem, og dermed tilfredsstille de vitale behovene til millioner av mennesker. Prinsippet om masseproduksjon vil redusere prisene på organer betydelig, redde millioner av liv og øke menneskelig overlevelse betydelig og skyve datoen for biologisk død tilbake.
prestasjoner innen bioteknikk
I dag er forskerne i stand til å dyrke frem rudimentene til fremtidige organer - organeller som ulike sykdommer, virus og infeksjoner testes på for å spore prosesseninfeksjoner og utvikle mottiltak. Suksessen til organellers funksjon kontrolleres ved å transplantere dem inn i kroppene til dyr: kaniner, mus.
Det er også verdt å merke seg at bioingeniør har oppnådd en viss suksess i å skape fullverdig vev og til og med i å vokse organer fra stamceller, som dessverre ennå ikke kan transplanteres til en person på grunn av deres manglende funksjon. For øyeblikket har imidlertid forskere lært hvordan man kunstig kan lage brusk, blodårer og andre forbindende elementer.
Hud og bein
For ikke så lenge siden lyktes forskere ved Columbia University i å lage et beinfragment som i struktur ligner på leddet i underkjeven som forbinder det med bunnen av hodeskallen. Fragmentet ble oppnådd ved bruk av stamceller, som ved dyrking av organer. Litt senere klarte det israelske selskapet Bonus BioGroup å finne opp en ny metode for å gjenskape et menneskelig bein, som ble testet med suksess på en gnager - et kunstig vokst bein ble transplantert inn i en av potene. I dette tilfellet ble det igjen brukt stamceller, bare de ble hentet fra pasientens fettvev og deretter plassert på en gel-lignende benramme.
Siden 2000-tallet har leger brukt spesialiserte hydrogeler og metoder for naturlig regenerering av skadet hud for å behandle brannskader. Moderne eksperimentelle teknikker gjør det mulig å kurere alvorlige brannskader på få dager. De såk alte Skin Gun-sprayeneen spesiell blanding med pasientens stamceller på den skadede overflaten. Det er også store fremskritt i å skape stabilt fungerende hud med blod og lymfekar.
Voksende organer fra celler
Nylig klarte forskere fra Michigan å vokse i laboratoriedelen av muskelvevet, som imidlertid er halvparten så svakt som originalen. Tilsvarende skapte forskere i Ohio tredimensjon alt magevev som var i stand til å produsere alle enzymene som trengs for fordøyelsen.
Japanske forskere har gjort det nesten umulige - utviklet et fullt fungerende menneskelig øye. Problemet med transplantasjon er at det ennå ikke er mulig å feste synsnerven i øyet til hjernen. I Texas var det også mulig å kunstig dyrke lunger i en bioreaktor, men uten blodårer, noe som sår tvil om ytelsen deres.
Utviklingsutsikter
Det vil ikke vare lenge før det øyeblikket i historien da en person kan transplanteres de fleste organer og vev som er skapt under kunstige forhold. Allerede har forskere fra hele verden utviklet prosjekter, eksperimentelle prøver, hvorav noen ikke er dårligere enn originalene. Hud, tenner, bein, alle indre organer kan etter en tid lages i laboratorier og selges til mennesker i nød.
Nye teknologier akselererer også utviklingen av bioteknologi. 3D-printing, som har blitt utbredt på mange områder av menneskelivet, vil være nyttig isom en del av å dyrke nye organer. 3D-bioprintere har vært eksperimentelt brukt siden 2006, og i fremtiden vil de kunne lage 3D-brukbare modeller av biologiske organer ved å overføre cellekulturer til en biokompatibel basis.
Generell konklusjon
Bioingeniør som vitenskap, hvis formål er dyrking av vev og organer for videre transplantasjon, ble født for ikke så lenge siden. Det høye tempoet hun gjør fremgang med er preget av betydelige prestasjoner som vil redde millioner av liv i fremtiden.
Stamcellevokste bein og indre organer vil eliminere behovet for donororganer, som allerede er mangelvare. Forskere har allerede mye utvikling, hvis resultater ikke er særlig produktive ennå, men som har et stort potensial.
