Стволовые клетки и искусственные органы
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
В нашей клинике собраны лучшие специалисты - академики, профессора, доктора и кандидаты наук, которые периодически принимают участие в авторитетных медицинских конгрессах, как в России, так и за рубежом.
На сегодняшнем этапе развития науки ученые умеют выделять ранние недифференцированные стволовые клетки из бластоцист - пятидневных зародышей, представляющих собой эмбрион сферической формы, образующийся при делении оплодотворенной яйцеклетки, насчитывающий порядка сотен клеток и впоследствии развивающийся в плод. Такие эмбриональные стволовые клетки могут давать начало практически всем клеткам, входящим в состав человеческого организма, а также обладают способностью к самовоспроизведению в культуре. Возможность выращивать линии как эмбриональных, так и региональных плюрипотентных стволовых клеток в лабораторных условиях и направлять их дифференцировку в нужном направлении является ключом к спасению огромного количества жизней посредством контроля над развитием злокачественных опухолей, восстановления подвижности перенесших инсульт пациентов, излечения диабета, регенерации тканей поврежденного спинного и головного мозга, а также излечение многочисленных заболеваний, ассоциированных со старением. Таким образом, стволовые клетки дают исследователям возможность - впервые в истории человечества - манипулировать индивидуальным геномом in vitro.
Уникальность взрослых стволовых клеток в том, что они позволяют в реальном времени декодировать как универсальные, обще видовые программы, так и индивидуальные программы развития одного организма. Стволовые клетки позволяют исследователям продвигаться вверх от текста гена к его функции: сперва в одном типе клеток, затем в разных органах и, наконец, в целом организме. Стволовые клетки в одном лице и программисты, и операторы программ эмбриогенеза. Уникальная способность этих клеток воспроизводить эмбриогенез человека в лабораторных условиях делает их ключевыми игроками современной биологии.
В отличие от оплодотворенной яйцеклетки, имеющей лишь одну заданную траекторию развития, ЭСК и СК наделены гибкими альтернативными программами развития. Хотя в реальных условиях организма каждая клетка имеет лишь one way ticket (билет в одну сторону), общий потенциал стволовых клеток организма позволяет обращать вспять до сих пор необратимые химические повреждения ДНК и клеточных органелл. Практические возможности индивидуального генома на уровне потенций ЭСК и ПСК только начинают осмысляться. Но уже очевидно, что расшифровка направленного репрограммирования стволовых клеток в культуре открывает дорогу в медицину ближайшего будущего. [Репин B.C., и др., 2002].
. Технология выращивания искусственных органов на основе стволовых клеток
Биопринтер - биологическая вариация технологии reprap , устройство, способное из клеток создавать любой орган, нанося клетки слой за слоем, уже создано. В декабре 2009 года американской кампанией Organovo и австралийской кампанией Invetech было разработан биопринтер, рассчитанный на мелкосерийный промышленный выпуск. Вместо того, чтобы вырастить нужный орган в пробирке, гораздо легче его напечатать - так считают разработчики концепции.
Разработки технологии начались ещё несколько лет назад. До сих пор над данной технологией работают исследователи сразу в нескольких институтах и университетах. Но больше преуспели на этой ниве профессор Габор Форгач (Gabor Forgacs) и сотрудники его лаборатории Forgacslab , раскрывшие новые тонкости биопечати ещё в 2007 году.
Для коммерциализации своих разработок профессор и сотрудники основали кампанию Organovo. Кампанией была создана технология NovoGen, которая включала в себя все необходимые детали биопечати как в биологической части, так и в части "железа". Была разработана лазерная калибровочная система и роботизированная система позиционирования головок, точность которой составляет несколько микрометров.
Это очень важно для размещения клеток в правильном положении. Первые экспериментальные принтеры для Organovo (и по её "эскизам") строила компания nScrypt. Но те устройства были ещё не приспособлены для практического использования, и применялись для шлифовки технологии.
Промышленного партнёра медицинскую кампанию Invetech. Эта кампания обладает более чем 30-летним опытом производства лабораторного и медицинского оборудования, в том числе и компьютеризированного. В начале декабря первый экземпляр 3D-биопринтера, воплощающего в себе технологию NovoGen, был отправлен из Invetech в Organovo. Новинку отличают компактные размеры, интуитивно понятный компьютерный интерфейс, высокая степень интеграции узлов и высокая надёжность. В ближайшее время Invetech намерена поставить ещё несколько таких же аппаратов для Organovo, а она уже займётся распространением новинки в научном сообществе. Новый аппарат имеет настолько скромные габариты, что его можно будет поставить в биологический шкаф, который необходим для того, чтобы обеспечить стерильную среду в процессе печати Надо сказать, что биопечать - не единственный способ искусственно создавать органы. Однако классический способ выращивания требует прежде всего изготовить каркас, задающий форму будущего органа. При этом сам каркас несёт опасность стать инициатором воспаления органа.
Преимущество биопринтера в том, что он не требует такого каркаса. Фо