Anthony Atala pri la kreskigo de novaj organoj

Tio ĉi estas pentraĵo, kiu pendas sur muro de la Biblioteko en la Medicin-Fakultato de Harvard. Ĝi montras la unuan greftadon de organo. Antaŭe oni vidas Joe Murray pretigantan la pacienton por la grefto dum en la malantaŭa ĉambro vi vidas Hartwell Harrison, la ĉefurologiston de Harvard, "rikoltantan" la hepaton. Fakte hepato estis la unua organo iam greftita en homon.

Tio okazis en 1954. Antaŭ 55 jaroj. Oni ankoraŭ alfrontas amason da samaj defioj kiel antaŭ multaj jardekoj. Certe estis multa progreso, multaj vivoj saviĝis. Sed ni havas gravan mankon de organoj. En la lasta jardeko duobliĝis la nombro da pacientoj atendantaj organgrefton. Dum en la sama periodo la efektiva nombro da organgreftoj restis preskaŭ tute sama. Tio fakte rilatas al nia aĝiĝanta loĝantaro. Ni simple maljuniĝas. Medicino faras pli bonan laboron konservi nin vivantaj. Sed ju pli aĝas niaj organoj, des pli ili emas misfunkcii.

Do jen la defio, ne nur pri organoj, sed ankaŭ pri histoj. Provante anstataŭigi pankreason, provante anstataŭigi nervojn, kio povas helpi pri Parkinson-malsano. Estas ĉefaj demandoj. Jen vere nekredebla statistiko. Ĉiun 30-an sekundon paciento mortas pro malsano kiu povus esti traktita per hista regenerado aŭ anstataŭigo. Do kion ni povas fari pri tio? Ni hieraŭ parolis pri praĉeloj. Jen maniero fari tion. Sed ankoraŭ for de la maniero enmeti ilin en pacientojn laŭ la efektivaj terapioj de organoj.

Ĉu ne estus bonege se niaj korpoj povus regeneriĝi? Ĉu ne estus bonege se ni povus efektive utiligi la povon de nia korpo por kuraci nin? Ne temas pri tute stranga koncepto, tio okazas ĉiutage en la mondo. Jen bildo de salamandro. Salamandroj havas tiun nekredeblan kapablon regeneriĝi. Vi vidas tie ĉi mallongan videon. Tio ĉi estas vundo en membro de tiu ĉi salamandro. Kaj tio ĉi estas vera fotografaĵo, laŭtempa fotografado, montranta kiel tiu membro regeneriĝas en periodo de tagoj. Vi vidas la formon de cikatro. Kaj tiu cikatro efektive kreskigas novan membron.

Do salamandroj povas fari tion. Kial ne ankaŭ ni? Kial homoj ne povas regeneriĝi? Fakte ni povas. Via korpo havas multajn organojn kaj ĉiu unuopa organo en via korpo havas ĉelaron kiu pretas ekregi kaze de vundiĝo. Ĝi okazas ĉiutage. Kiam vi aĝas, kiam vi maljuniĝas, viaj ostoj regeneriĝas ĉiun dekan jaron. Via haŭto regeneriĝas ĉiun duan semajnon. Via korpo do daŭre regeneriĝas. La defio estiĝas ĉe vundiĝo. En la momento de vundiĝo aŭ malsaniĝo, la unua reago de la organo estas izoli sin de la cetero de la korpo. Ĝi esence volas batali kontraŭ infektado, kaj sigeli sin. Ĉu temas pri organoj en la korpo, aŭ la haŭto, la unua reago estas formi cikatran histon por sigeli sin de la eksteraĵo.

Kiel ni do povas utiligi tiun potencon? Unu el la manieroj fari tion estas nun uzi "ruzajn" biomaterialojn. Kiel tio funkcias? Nu, maldekstre tie ĉi vi vidas uretron, kiu estis vundita. Ĝi estas la kanalo, kiu konektas la urinvezikon al la ekstero de la korpo. Vi vidas ke ĝi estas vundita. Ni esence malkovris, ke eblas uzi tiujn ruzajn biomaterialojn, kiujn oni povas uzi kiel ponton. Se oni konstruas tiun ponton kaj fermas al la ekstero, tiam oni povas krei tiun ponton, kaj ĉeloj, kiuj regeneriĝas en la korpo, tiam povas transiri tiun ponton kaj sekvi la vojon.

Jen ĝuste tio, kion vi vidas tie ĉi. Ĝi estas ruza biomaterialo, kiun ni uzis por trakti tiun pacienton. Tio estis vundita uretro maldekstre. Ni uzis tiun biomaterialon en la mezo. Kaj post ses monatoj je la dekstra flanko vi vidas tiun rekonstruitan uretron. Evidentas, ke via korpo povas regeneriĝi, sed nur je mallongaj distancoj. La maksimuma efika distanco por regeneriĝo estas proksimume unu centimetro. Ni do povas uzi tiujn ruzajn biomaterialojn sed nur je unu centimetro por ŝtopi tiujn truojn.

Ni ja regeneriĝas, sed je limigitaj distancoj. Kion ni do faras, se estas vundo en pli grandaj organoj? Kion ni faras pri damaĝoj pri strukturoj, kiuj estas multe pli vastaj ol unu centimetro? Tiam ni povas komenci uzi ĉelojn. Jen la strategio. Se paciento venas al ni kun malsana aŭ vundita organo, ni povas preni tre malgrandan pecon da histo el tiu organo, malpli grandan ol duono de poŝtmarko, ni tiam povas disŝiri tiun histon, kaj serĉi ĝiajn bazajn komponaĵojn, la propraj ĉeloj de la paciento, ni povas elpreni tiujn ĉelojn, ni grandkvante kreskigas tiujn ĉelojn ekster la korpo kaj tiam ni uzas "portilajn" materialojn.

Nudokule ili aspektas kiel peco el via bluzo aŭ via ĉemizo, sed fakte tiu materialo estas relative malsimpla kaj ĝi estas ellaborita por konsumiĝi ene de la korpo. Tio disiĝos post kelkaj monatoj. Ĝi rolas nur kiel liverveturilo de ĉeloj. Ĝi portas la ĉelojn en la korpon. Ĝi ebligas al la ĉeloj regeneri novan histon, kaj post regeneriĝo de la histo la portilo malaperas.

Jen tio, kion ni faris por tiu peco de muskolo. Tio efektive montras pecon de muskolo, kaj kiel ni aranĝas la strukturojn por konstrui la muskolon. Ni prenas la ĉelojn, ni kreskigas ilin, ni metas la ĉelojn sur la portilon kaj ni remetas la portilon en la pacienton. Sed, antaŭ ol fari tion, ni fakte ekzercas ĝin. Ni volas esti certaj, ke ni pretigu tiun muskolon, por ke ĝi sciu, kion fari, kiam ni metas ĝin en la pacienton. Tion vi vidas ĉi tie. Vi vidas tiun muskolan bioreaktoron ekzercantan la muskolon tien kaj reen.

En ordo. La plataj strukturoj, kiujn ni vidas, estas la muskolo. Kio pri aliaj strukturoj? Tio estas restrukturita sangovaskulo. Tre simile al tio, kion ni ĵus faris, sed iomete pli komplike. Tie ni prenas portilon, kaj esence -- portilo povas aspekti kiel tiu ĉi paperpeco Kaj ni povas tubigi tiun portilon. Kaj laŭ la sama strategio ni faras vaskulon. Vaskulo konsistas el du malsamaj ĉeltipoj. Ni prenas muskolajn ĉelojn, ni gluas aŭ kovras la eksteraĵon per tiuj muskolaj ĉeloj, tre simile al la bakado de tavolkuko, se vi preferas.

Vi metas la muskolajn ĉelojn en la eksteron. Vi metas la vaskulajn ĉelojn internen. Nun vi havas tute prisemitan portilon. Oni metas ĝin en fornosimilan aparaton. En ĝi estas la samaj cirkonstancoj kiel en homa korpo, 37 centigradoj, 95 procentoj da oksigeno. Tiam oni ekzercas ĝin, kiel vi vidis en tiu video.

Dekstre vi vidas la kreitan karotidon. Ĝi estas la arterio, kiu iras de nia kolo al la cerbo. Kaj tio ĉi estas radiobildo, kiu montras la pretan, funkcipovan vaskulon. Pli malsimplaj strukturoj, kiaj sangovaskuloj, uretroj, kiujn mi montris al vi, ili estas ja pli malsimplaj, ĉar oni enkondukas du malsamajn ĉeltipojn. Ili plejofte rolas kiel tuboj. Oni ebligas la trairon de fluidaĵo aŭ aero en stabilaj statoj. Ili estas malpli malsimplaj ol kavaj organoj. Kavaj organoj havas multe pli grandan malsimplecon ĉar oni postulas, ke tiuj organoj agu laŭpete.

La urinveziko estas tia organo. Sama strategio, ni prenas tre etan pecon de urinveziko, malpli ol duona poŝtmarko. Ni tiam disŝiras tiun histon kaj apartigas ĝiajn du individuajn ĉeltipojn, muskolajn kaj vezike specialiĝintajn ĉelojn. Ni grandkvante kreskigas tiujn ĉelojn ekster la korpo. Necesas ĉ. kvar semajnoj por kreskigi tiujn organĉelojn. Ni tiam prenas portilon, kiun ni modlas laŭ urinveziko. Ni kovras la internon per tiuj urinvezikaj ĉeloj. Ni kovras la eksteron per tiuj muskolaj ĉeloj. Ni metas ilin en tiun fornecan aparaton. Ses aŭ ok semajnojn post la depreno de tiu histo-peco, oni povas enmeti la organon en la pacienton.

Tio ĉi montras la portilon Ĝi nun estas kovrita de la ĉeloj. Kiam ni komencis provi ĉe tiuj pacientoj, ni kreis la portilon specife por ĉiu aparta paciento. Ni venigis la pacientojn ses aŭ ok semajnojn antaŭ iliaj planitaj kirurgioj, ni radiobildigis kaj tiam ni pretigis portilon taŭgan por la grandeco de la pelva kavaĵo de la paciento. Por la dua fazo de la provoj ni havas diversajn grandojn: malgrandan, mezgrandan, grandan kaj trograndan. (Ridoj) Estas vere. Kaj mi certas, ke ĉiuj tie ĉi volis trograndan. Ĉu ne? (Ridoj)

Nu, urinvezikoj estas fakte iomete pli malsimplaj ol la aliaj strukturoj. Sed estas aliaj ujaj organoj, kiuj havas plian malsimplecon. Jen estas kora valvo, kiun ni strukturigis. Kaj la maniero strukturigi ĝin estas laŭ la sama strategio. Ni prenas la portilon, ni prisemas ĝin per ĉeloj kaj vi vidas tie ĉi la valvofoliojn, kiuj malfermiĝas kaj fermiĝas. Ni ekzercas ilin antaŭ la instalado. Sama strategio.

La plej kompleksaj estas solidaj organoj. Solidaj organoj estas pli malsimplaj pro tio, ke oni uzas pli da ĉeloj por centimetro. Tio estas simpla solida organo, kia orelo. Oni nun prisemas ĝin per kartilago. Jen la fornosimila aparato; Post prisemado oni enmetas ĝin tien. Kaj kelkajn semajnojn poste oni povas demeti la kartilagan portilon.

Jen estas fingroj, kiujn ni strukturigas. Ili estas strukturataj, tavolo post tavolo, unue la osto, ni ŝtopas la truojn per kartilago. Ni tiam ekaldonas la muskolon je la supro. Kaj oni ektavoligas tiujn solidajn strukturojn. Denove, multe pli malsimplaj organoj. Sed multe pli, la plej kompleksaj solidaj organoj estas ja la vaskulplenaj, vaskulplenegaj, por intensa sango-provizado, organoj, kia la koro, la hepato, la renoj. Jen ekzemple - diversaj strategioj por strukturigi solidajn organojn.

Jen unu el la strategioj. Ni uzas printilon. Kaj anstataŭ uzi inkon, ni uzas - vi ĵus vidis la printilan inkujon - ni uzas nur ĉelojn. Jen via kutima komputila printilo. Ĝi fakte printas tiun dukameran koron, tavolon post tavolo. Vi vidas la koron aperi. Necesas ĉirkaŭ 40 minutojn da printado kaj inter kvar kaj ses horojn poste vi vidas la muskolajn ĉelojn kuntiriĝi. (Aplaŭdo) Tiu teknologio estis elpensita de Tao Ju, kiu laboris ĉe nia instituto. Kaj tio ankoraŭ estas eksperimenta, kompreneble, ne por aplikado en pacientoj.

Alia strategio sekvata de ni estas la uzado de senĉeligitaj organoj. Ni prenas donacitajn organojn, organojn, kiujn oni ne uzos, kaj ni povas uzi mildajn detergentojn por eligi ĉiujn ĉelajn elementojn el tiuj organoj. Do ekzemple sur la maldekstra panelo, supre vi vidas hepaton. Ni nun prenas la donacitan hepaton, uzas tre mildajn detergentojn kaj ni eligas ĉiujn ĉelojn el la hepato.

Du semajnojn poste ni povas levi tiun organon, ĝi ŝajnas hepato, ni povas teni ĝin kiel hepaton, ĝi similas al hepato, sed ĝi ne havas ĉelojn. Restas nur, ni diru, la skeleto de la hepato, konsistanta el kolageno, materialo en nia korpo, kiu ne forrifuziĝos. Ni povas uzi ĝin de unu paciento al la alia. Ni tiam prenas tiun vaskulan strukturon kaj povas elmontri, ke la sango-vaskularon konserviĝis.

Vi povas vidi - tio estas fluoreska bildo - Ni injektas kontrastigaĵon en la organon. Vi povas vidi, ke ni injektas kontrastaĵon en tiun senĉeligitan hepaton. Kaj vi povas vidi, ke la vaskula arbo restas sendifekta. Ni tiam prenas la ĉelojn, la vaskulajn ĉelojn, sangovaskulajn ĉelojn, ni fluigas pacientproprajn ĉelojn tra la vaskularo. Ni priŝprucigas la eksteraĵon de la hepato per pacientpropraj ĉeloj. Kaj ni tiam povas krei funkcipovajn hepatojn. Kaj tiun vi nun vidas. Ĉio ĉi estas ankoraŭ eksperimenta. Ni nun povas eksperimente reprodukti la funkciojn de la hepata strukturo.

Por la reno, kiel mi diris al vi pri la unua pentraĵo, kiun vi vidis, la unua bildo, kiun mi montris al vi, 90 procentoj el la pacientoj sur la greftatendolisto atendas renon... 90 procentoj. Do alia strategio, kiun ni sekvas, estas la kreado de vafloj kiujn ni kunmetas, kiel akordionon, por tiel diri. Do ni stakigas tiujn vaflojn, uzante la renajn ĉelojn. Kaj jen vi povas vidi tiujn miniaturajn renojn, kiujn ni konstruis Ili efektive produktas urinon. Ree estas malgrandaj strukturoj; nia defio estas kiel fari ilin pli grandaj kaj super tio ni laboras nun en la instituto. Unu el la aferoj, kiujn mi volas resumi por vi estas la strategio, kiun ni sekvas por regenera medicino.

Se iel eblas, ni fakte ŝatus uzi ruzajn biomaterialojn, kiujn ni povus preni el ŝranko kaj regeneri viajn organojn. Ni havas limigitajn distancojn nun, sed nia celo estas pligrandigi tiujn distancojn, iom post iom. Se ni ne povas uzi ruzajn biomaterialojn, ni tiam povus anstataŭe uzi viajn proprajn ĉelojn.

Kial? Ĉar via korpo ne forrifuziĝos ilin. Ni povas preni ĉelojn el vi, krei la strukturon, enmeti ilin denove en vin, kaj ili ne forrifuziĝos. Kaj se eblas, ni prefere uzas la ĉelojn el via specifa organo. Se vi montriĝus kun malsana traĥeo, ni ŝatus preni ĉelojn de via traĥeo. Se vi havus malsanan pankreason, ni ŝatus preni ĉelojn de tiu organo.

Kial? Ĉar ni preferus preni tiujn ĉelojn, kiuj jam scias, kiujn ĉel-specojn vi volas. Traĥea ĉelo jam scias, ke ĝi estas traĥea ĉelo. Ne necesas instrui ĝin fariĝi alispeca ĉelo. Ni do preferas organspecifajn ĉelojn. Kaj nuntempe eblas akiri ĉelojn el plej multaj organoj en via korpo, escepte de pluraj, por kiuj ni ankoraŭ bezonas praĉelojn, kiel koro, hepato, nervo kaj pankreaso. Por tiuj ni ankoraŭ bezonas praĉelojn. Se ni ne povas uzi praĉelojn el via korpo ni tiam ŝatus uzi praĉelojn donacitajn. Ni preferas ĉelojn, kiuj ne forrifuziĝos kaj ne formos tumorojn.

Kaj ni multe laboras per praĉeloj, pri kiuj ni publikigis antaŭ du jaroj, praĉeloj el la amnio, kaj la placento, kiuj havas tiujn ecojn. Nun mi volas rakonti al vi kelkajn el la plej grandaj defioj, kiujn ni havas. Nu, mi ĵus montris al vi, ĉio ŝajnas tiel bona, ĉio funkcias. Fakte ne, tiuj teknologioj vere ne estas tiel facilaj. Kelkaj el tiuj laboroj, kiujn vi hodiaŭ vidis realiĝis per pli ol 700 esploristoj en nia instituto en 20 jaroj.

Do tiuj estas tre malfacilaj teknologioj. Kiam oni atingas la ĝustan formulon, oni povas reprodukti ĝin. Sed necesas multo por atingi tion. Do mi ĉiam ŝatas montri tiun ĉi bildon. Jen kiel haltigi forkurantan ĉaron. Kaj jen vi vidas la ĉarstiriston, kaj li iras en la supra panelo. Li iras A, B, C, D, E, F. Li fine haltigas la forkurantan ĉaron. Kaj jen estas la bazaj sciencistoj. Supre estas la kirurgoj. (Ridoj) Mi estas kirurgo kaj tio ne estas tiel amuza. (Ridoj)

Sed fakte la metodo A estas la ĝusta aliro. Kaj mi celas per tio, ke kiam ni lanĉis unu el tiuj teknologioj en la klinikon, ni absolute certigis, ke ni faris ĉion eblan en la laboratorio antaŭ ol ni lanĉis tiujn teknologiojn al la pacientoj. Kaj kiam ni lanĉas ilin al la pacientoj ni volas certigi, ke ni starigis al ni tre malfacilan demandon. Ĉu vi pretas enmeti tion en iun el viaj amatoj, en vian idon, en vian propran familianon, kaj tiam ni procedas. Ĉar nia ĉefa celo, kompreneble, estas unue kaŭzi nenian malbonon.

Mi nun montros al vi tre mallongan videon, ĝi estas kvinsekunda video de paciento, kiu ricevis iun el tiuj prilaboritaj organoj. Ni komencis grefti kelkajn el tiuj strukturoj antaŭ pli ol 14 jaroj. Do ni havas pacientojn nun paŝantajn kun organoj, konstruitaj organoj, dum pli ol 10 jaroj. Mi montros al vi videon de junulino. Ŝi havis bifidan spinon, spinan nenormalaĵon. Ŝi ne havis normalan urinvezikon. Jen eltiraĵo de CNN. Ni rigardas nur kvin sekundojn. Tio estas parto, kiun Sanjay Gupta prizorgis.

Video: Kaitlyn M: Mi estas feliĉa. Mi ĉiam timis ke mi havos iaspecan akcidenton. Kaj nun mi povas simple iri kaj eliri kun miaj amikoj, iri fari, kion mi volas.

Anthony Atala: Vidu, fine de la tago, la promeson de regenera medicino estas nur promeso. Kaj ĝi estas vere tre simpla: plibonigi niajn pacientojn. Dankon pro via atento. (Aplaŭdo)