Ang post-industrial na mga rate ng pag-unlad ng sangkatauhan, lalo na ang agham at teknolohiya, ay napakahusay na hindi nila maisip 100 taon na ang nakakaraan. Ang dating nababasa lamang sa sikat na science fiction ay lumabas na ngayon sa totoong mundo.
Ang antas ng pag-unlad ng medisina sa ika-21 siglo ay mas mataas kaysa dati. Ang mga sakit na itinuturing na nakamamatay sa nakaraan ay matagumpay na nagamot ngayon. Gayunpaman, ang mga problema ng oncology, AIDS at maraming iba pang mga sakit ay hindi pa nalulutas. Sa kabutihang palad, sa malapit na hinaharap ay magkakaroon ng solusyon sa mga problemang ito, isa na rito ay ang paglilinang ng mga organo ng tao.
Mga pangunahing kaalaman sa bioengineering
Ang agham, gamit ang impormasyong batayan ng biology at paggamit ng analytical at sintetikong pamamaraan upang malutas ang mga problema nito, ay nagmula hindi pa matagal na panahon. Hindi tulad ng conventional engineering, na gumagamit ng mga teknikal na agham, karamihan sa matematika at pisika, para sa mga aktibidad nito, ang bioengineering ay higit pa at gumagamit ng mga makabagong pamamaraan sa anyo ng molecular biology.
Isa sa mga pangunahing gawain ng bagong gawang siyentipiko at teknikal na globo ay ang paglilinang ng mga artipisyal na organo sa laboratoryo para sa layunin ng kanilang karagdagang paglipat sa katawan ng isang pasyente na ang organ ay nabigo dahil sa pinsala o pagkasira. Batay sa tatlong-dimensional na istruktura ng cellular, nagawa ng mga siyentipiko na sumulong sa pag-aaral ng impluwensya ng iba't ibang sakit at virus sa aktibidad ng mga organo ng tao.
Sa kasamaang palad, sa ngayon ay hindi pa ganap na mga organo ang mga ito, ngunit mga organelles lamang - mga simula, isang hindi natapos na koleksyon ng mga cell at tissue na magagamit lamang bilang mga eksperimentong sample. Ang kanilang performance at livability ay sinusubok sa mga eksperimentong hayop, pangunahin sa iba't ibang rodent.
Makasaysayang sanggunian. Transplantology
Ang paglago ng bioengineering bilang isang agham ay nauna sa mahabang panahon ng pag-unlad ng biology at iba pang mga agham, na ang layunin ay pag-aralan ang katawan ng tao. Sa simula ng ika-20 siglo, ang paglipat ay nakatanggap ng isang impetus sa pag-unlad nito, ang gawain kung saan ay pag-aralan ang posibilidad ng paglipat ng isang donor organ sa ibang tao. Ang paglikha ng mga diskarteng may kakayahang mapanatili ang mga organo ng donor sa loob ng ilang panahon, gayundin ang pagkakaroon ng karanasan at mga detalyadong plano para sa paglipat, ay nagpapahintulot sa mga surgeon mula sa buong mundo na matagumpay na maglipat ng mga organo tulad ng puso, baga, bato sa huling bahagi ng 60s.
Sa ngayon, ang prinsipyo ng paglipat ay pinakamabisa kung sakaling ang pasyente ay nasa mortal na panganib. Ang pangunahing problema ay ang matinding kakulangan ng mga organo ng donor. Ang mga pasyente ay maaaringupang maghintay para sa kanilang turn nang maraming taon, nang hindi naghihintay para dito. Bilang karagdagan, may mataas na panganib na ang transplanted donor organ ay maaaring hindi mag-ugat sa katawan ng tatanggap, dahil ito ay ituturing na isang dayuhang bagay ng immune system ng pasyente. Salungat sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, naimbento ang mga immunosuppressant, na, gayunpaman, napilayan sa halip na pagalingin - ang kaligtasan sa sakit ng tao ay lubhang humihina.
Ang mga bentahe ng artipisyal na paglikha kaysa sa paglipat
Ang isa sa mga pangunahing mapagkumpitensyang pagkakaiba sa pagitan ng paraan ng paglaki ng mga organo at ang paglipat ng mga ito mula sa isang donor ay na sa laboratoryo, ang mga organo ay maaaring gawin batay sa mga tisyu at mga selula ng hinaharap na tatanggap. Karaniwan, ginagamit ang mga stem cell, na may kakayahang mag-iba sa mga selula ng ilang mga tisyu. Nakokontrol ng siyentipiko ang prosesong ito mula sa labas, na makabuluhang binabawasan ang panganib ng hinaharap na pagtanggi ng organ ng immune system ng tao.
Higit pa rito, ang paraan ng artipisyal na paglilinang ng organ ay maaaring makabuo ng walang limitasyong bilang ng mga ito, sa gayon ay natutugunan ang mahahalagang pangangailangan ng milyun-milyong tao. Ang prinsipyo ng mass production ay makabuluhang bawasan ang presyo ng mga organo, pagliligtas ng milyun-milyong buhay at makabuluhang pagtaas ng kaligtasan ng tao at itutulak pabalik ang petsa ng biyolohikal na kamatayan.
Mga nakamit sa bioengineering
Ngayon, nagagawa ng mga siyentipiko na palaguin ang mga simulain ng hinaharap na mga organo - mga organel kung saan sinusuri ang iba't ibang sakit, virus at impeksyon upang masubaybayan ang prosesoimpeksyon at bumuo ng mga kontra-hakbang. Ang tagumpay ng paggana ng mga organelles ay sinusuri sa pamamagitan ng paglipat ng mga ito sa katawan ng mga hayop: kuneho, daga.
Nararapat ding tandaan na ang bioengineering ay nakamit ang ilang tagumpay sa paglikha ng ganap na mga tisyu at maging sa mga lumalagong organ mula sa mga stem cell, na, sa kasamaang-palad, ay hindi pa mailipat sa isang tao dahil sa kanilang kawalan ng kakayahang magamit. Gayunpaman, sa ngayon, natutunan ng mga siyentipiko kung paano gumawa ng artipisyal na cartilage, mga daluyan ng dugo, at iba pang elementong nag-uugnay.
Balat at buto
Hindi pa katagal, ang mga siyentipiko sa Columbia University ay nagtagumpay sa paglikha ng isang buto na fragment na katulad ng istraktura sa joint ng lower jaw na nagdudugtong dito sa base ng bungo. Ang fragment ay nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng mga stem cell, tulad ng sa paglilinang ng mga organo. Maya-maya, ang kumpanya ng Israel na Bonus BioGroup ay nakaimbento ng isang bagong paraan ng muling paglikha ng buto ng tao, na matagumpay na nasubok sa isang rodent - isang artipisyal na lumaki na buto ay inilipat sa isa sa mga paa nito. Sa kasong ito, muli, ginamit ang mga stem cell, tanging ang mga ito ay nakuha mula sa adipose tissue ng pasyente at pagkatapos ay inilagay sa isang parang gel na bone frame.
Mula noong 2000s, ang mga doktor ay gumagamit ng mga espesyal na hydrogel at mga pamamaraan ng natural na pagbabagong-buhay ng nasirang balat upang gamutin ang mga paso. Ginagawang posible ng mga modernong eksperimental na pamamaraan na pagalingin ang matinding paso sa loob ng ilang araw. Ang tinatawag na Skin Gun spraysisang espesyal na pinaghalong may mga stem cell ng pasyente sa nasirang ibabaw. Mayroon ding malalaking pagsulong sa paglikha ng matatag na gumaganang balat na may mga daluyan ng dugo at lymph.
Mga lumalagong organ mula sa mga cell
Kamakailan, ang mga siyentipiko mula sa Michigan ay nagtagumpay sa paglaki sa laboratoryo na bahagi ng tissue ng kalamnan, na, gayunpaman, ay kalahating mahina gaya ng orihinal. Katulad nito, ang mga siyentipiko sa Ohio ay lumikha ng tatlong-dimensional na mga tisyu sa tiyan na nagawang gumawa ng lahat ng mga enzyme na kailangan para sa panunaw.
Nagawa na ng mga Japanese scientist ang halos imposible - lumaki ang isang ganap na gumaganang mata ng tao. Ang problema sa paglipat ay hindi pa posible na ikabit ang optic nerve ng mata sa utak. Sa Texas, posible ring artipisyal na lumaki ang mga baga sa isang bioreactor, ngunit walang mga daluyan ng dugo, na nagdududa sa pagganap ng mga ito.
Mga prospect para sa pag-unlad
Hindi magtatagal bago dumating ang sandali sa kasaysayan kung kailan maaaring i-transplant ang isang tao sa karamihan ng mga organo at tissue na nilikha sa ilalim ng mga artipisyal na kondisyon. Mayroon na, ang mga siyentipiko mula sa buong mundo ay nakabuo ng mga proyekto, mga eksperimentong sample, na ang ilan ay hindi mas mababa sa mga orihinal. Ang balat, ngipin, buto, lahat ng internal organ pagkalipas ng ilang panahon ay maaaring gawin sa mga laboratoryo at ibenta sa mga taong nangangailangan.
Pinapabilis din ng mga bagong teknolohiya ang pagbuo ng bioengineering. Ang 3D printing, na naging laganap sa maraming bahagi ng buhay ng tao, ay magiging kapaki-pakinabang sabilang bahagi ng paglaki ng mga bagong organ. Ang mga 3D bioprinter ay ginagamit nang pang-eksperimento mula noong 2006, at sa hinaharap ay makakagawa sila ng 3D na mga modelo ng biological organ sa pamamagitan ng paglilipat ng mga cell culture sa isang biocompatible na batayan.
Pangkalahatang konklusyon
Bioengineering bilang isang agham, ang layunin nito ay ang paglilinang ng mga tisyu at organo para sa kanilang karagdagang paglipat, ay isinilang hindi pa matagal na ang nakalipas. Ang mabilis na bilis ng kanyang pag-unlad ay minarkahan ng mga makabuluhang tagumpay na magliligtas ng milyun-milyong buhay sa hinaharap.
Stem-cell-grown bones at internal organs ay aalisin ang pangangailangan para sa donor organs, na kulang na ang supply. Sa ngayon, ang mga siyentipiko ay may maraming mga pag-unlad, ang mga resulta nito ay hindi pa masyadong produktibo, ngunit may malaking potensyal.
