Entoni Atala (Anthony Atala) o uzgoju novih organa

Ovo je jedna slika koja je okačena u Kauntvej biblioteci Medicinskog fakulteta na Harvardu. Pokazuje prvo presađivanje organa koje je ikada izvedeno. U prvom planu vidite Džoija Merija koji priprema pacijenta za transplantaciju, dok u zadnjoj sobi vidite Hartvela Herisona, načelnika Urologije na Harvardu, kako zapravo vadi bubreg. I zaista, bubreg je bio prvi organ koji je ikada presađen čoveku.

To je bilo još davne 1954., pre 55 godina. Ipak, mi se i dalje suočavamo sa mnoštvom istih izazova kao i pre mnogo decenija. Svakako je bilo mnogo unapredjenja, mnogo spašenih života. Međutim, imamo veliki manjak organa. Tokom poslednje decenije, broj pacijenata koji čekaju na organ se udvostručio. U isto vreme, broj transplanta je ostao gotovo potpuno isti. To zapravo ima veze sa našom starećom populacijom. Jednostavno postajemo stariji. Medicina je uspešnija u održavanju ljudi u životu. Ali kako starimo, naši organi teže da propadaju više.

Dakle, to je izazov, ne samo za organe, već i za tkiva. Pokušaji da zamenimo pankreas, pokušaji da zamenimo nerve koji nam mogu pomoći sa Parkinsonovom bolešću. Ovo su glavni problemi. Ovo je zapravo veoma iznenađujuća statistika. Svakih 30 sekundi jedan pacijent umre od bolesti koje se mogu tretirati regeneracijom ili zamenom tkiva. Šta možemo učiniti povodom toga? Tokom večeri smo već govorili o matičnim ćelijama. To je jedan način da to uradimo. Međutim i dalje smo daleko od ubacivanja matičnih ćelija u pacijente, zarad stvarne terapije organa.

Zar ne bi bilo odlično kada bi naša tela mogla da se regenerišu? Zar ne bi bilo odlično kada bismo mogli da upregnemo moć naših tela, da se zapravo samoizlečimo? To, zapravo, i nije tako stran koncept; svakodnevno se dešava na Zemlji. Ovo je slika daždevnjaka. Daždevnjaci imaju ovu neverovatnu sposobnost regeneracije. Ovde vidite kratak video snimak. Ovo je zapravo povreda ekstremiteta kod ovog daždevnjaka. Ovo je prava fotografija, tempirana fotografija, koja pokazuje kako se ekstremitet regeneriše u periodu od nekoliko dana. Vidite formu ožiljka. Taj ožiljak zapravo izrasta novi ekstremitet.

Dakle, daždevnjaci to mogu da urade. Zašto mi to ne možemo? Zašto ljudi ne mogu da se regenerišu? Mi, zapravo, možemo da se regenerišemo. Vaše telo ima mnogo organa i svaki organ u vašem telu ima populaciju ćelija koje su spremne da priskoče tokom povrede. To se dešava svakog dana. Kako starite, kako postajete stariji. Vaše kosti se regenerišu svakih deset godina. Vaša koža se regeneriše svake dve nedelje. Dakle, vaše telo se konstantno regeneriše. Izazov nastaje kada postoji povreda. Tokom perioda povrede ili bolesti, prva reakcija tela jeste da se zapečati u odnosu na ostatak tela. Ono zapravo želi da se odbrani od infekcije, i zapečati sebe, bilo da su u pitanju organi u vašem telu, ili vaša koža, prva reakcija je nastanak ožiljka, da bi se zapečatilo od spoljašnjosti.

Kako mi možemo da upregnemo ovu moć? Jedan od načina na koje to činimo je upotreba pametnih biomaterijala. Kako ovo radi? Ovde, na levoj strani vidite uretru koja je povređena. Ovo je kanal koji povezuje bešiku sa sredinom van tela. Možete videti da je povređena. Otkrili smo da zapravo možete koristiti ove pametne biomaterijale, da ih možete koristiti kao most. Ukoliko izgradite taj most, i zatvorite se od spoljne sredine, onda možete napraviti taj most, a ćelije koje regenerišu vaše telo onda mogu preći taj most i preuzeti taj put.

To je upravo ono što vidite ovde. To je zapravo pametni biomaterijal koji smo iskoristili da tretiramo ovog pacijenta. Ovo je bila povređena uretra sa leve strane. Koristili smo taj biomaterijal u sredini. A onda, šest meseci kasnije, sa desne strane vidite ovu redizajniranu uretru. Ispostavilo se da vaše telo može da se regeneriše, ali samo na malim razdaljinama. Maksimalna efikasna razdaljina za regeneraciju iznosi oko jedan centimetar. Možemo koristiti ove pametne biomaterijale ali samo za oko jedan centimetar, da premostimo taj međuprostor.

Dakle, mi se regenerišemo, ali samo na malim razdaljinama. Šta da radimo, ako imate povredu nekog većeg organa? Šta da radimo ako imamo povrede struktura koje su mnogo veće od jednog centimetra? Onda možemo početi da koristimo ćelije. Strategija koja se ovde koristi je da, ukoliko nam dođe pacijent sa obolelim ili povređenim organom, možete uzeti jako malo parče tkiva tog organa, koje je više nego duplo manje od poštanske marke, onda možete podeliti to tkivo na delove, pogledati njegove osnovne komponente, pacijentove sopstvene ćelije, izvadite te ćelije, razmnožite i razvijete te ćelije izvan tela u velikim količinama, a onda koristite materijale za skelu.

Golom oku oni izgledaju kao parče vaše bluze, ili vaše košulje, ali zapravo ovi materijali su sasvim kompleksni i oni su dizajnirani da degradiraju jednom kada se nađu unutar tela. Dezintegrišu se nekoliko meseci kasnije. Ponaša se kao vozilo koje dostavlja ćelije. Unosi ćelije u telo. Dozvoljava ćelijama da regenerišu nova tkiva i jednom kada su tkiva regenerisana skela nestaje.

To je ono što smo uradili sa ovim parčetom mišića. Ovo zapravo pokazuje parče mišića i kako prolazimo kroz strukture da bi izgradili mišić. Uzimamo ćelije, razvijamo ih, stavljamo ćelije na skelu, i skelu stavljamo nazad u pacijenta. Međutim, pre nego stavimo skelu u pacijenta, mi je vežbamo. Želimo da budemo sigurni da smo uzgajili ovaj mišić, tako da zna šta da radi kada ga stavimo u pacijenta. To je ono što vidite ovde. Vidite ovaj mišićni bio-reaktor koji zapravo vežba mišić, rastežući ga i skupljajući.

Okej. Ono što vidimo ovde su ravne strukture, mišić. Šta je sa drugim strukturama? Ovo je zapravo jedan projektovan krvni sud. Veoma nalik onome što smo upravo uradili, samo neznatno složenije. Ovde uzmemo skelu, skela može biti kao ovo parče papira ovde. Onda možemo da ga savijemo u oblik cevi. I ono što uradimo, da bi napravili krvni sud, jeste da primenimo istu strategiju. Krvni sud je sačinjen od dve različite vrste ćelija. Uzmemo mišićne ćelije, nalepimo ili pokrijemo spoljni deo ovim mišićnim ćelijama, veoma nalik pečenju kore za tortu, ako vam se tako dopada.

Smestite mišićne ćelije napolje. Postavite vaskularne ćelije koje oblažu krvne sudove iznutra. Sada imate u potpunosti zasejanu skelu. Ovo ćete smestiti u jedan aparat nalik rerni. U njoj su isti uslovi kao i u ljudskom telu, 37 stepeni Celzijusa, 95 procenata kiseonika. Onda ga vežbate, kao što ste videli na snimku.

Desno zapravo vidite karotidnu arteriju koja je napravljena. Ovo je u stvari arterija koja ide od vašeg vrata do vašeg mozga. A ovo je jedan rendgen snimak koji vam pokazuje prohodan, funkcionalni krvni sud. Složenije strukture kao što su krvni sudovi, uretre, koje sam vam pokazao, oni su definitivno komplikovaniji zato što koristite dva različita tipa ćelija. Ali se oni zaista pretežno ponašaju kao kanali. Dozvoljavate tečnosti ili vazduhu da prolazi kroz njih stabilnim tempom. Oni nisu ni približno složeni kao šuplji organi. Šuplji organi imaju mnogo veći stepen složenosti, zato što od ovih organa tražite da rade po potrebi.

Dakle, bešika je jedan takav organ. Ista strategija, uzimamo veoma malo parče bešike, manje od polovine poštanske markice. Onda razdvajamo tkivo na delove, na njegove dve ćelijske komponente, mišić i ove specijalizovane ćelije bešike. Uzgajamo ćelije van tela u velikim količinama. Potrebno je oko četiri nedelje da uzgojite ove ćelije iz organa. Onda uzimamo skelu koju oblikujemo kao bešiku. Odevamo unutrašnjost ovim ćelijama koje oblažu bešiku. Spoljašnost oblažemo ovim mišićnim ćelijama. Sve ovo smeštamo natrag u ovaj aparat nalik rerni. Od trenutka kada uzmete to parče tkiva, šest to osam nedelja kasnije možete da vratite organ pravo u pacijenta.

Ovo pokazuje skelu. Materijal se upravo oblaže ćelijama. Kada smo uradili prvo kliničko ispitivanje za ove pacijente napravili smo zasebnu bešiku za svakog pacijenta. Uveli smo pacijente, šest do osam nedelja pre njihove zakazane operacije, uradili rendgen snimke, napravili skelu po veličini karlične duplje tog pacijenta. Tokom druge faze ispitivanja imali smo različite veličine, malu, srednju, veliku i ekstra-veliku. (Smeh) Istina je. Siguran sam da bi svako ovde želeo jednu ekstra-veliku. Je li tako? (Smeh)

Dakle, bešike su definitivno malo složenije od drugih struktura. Međutim, postoje i drugi šuplji organi koji su dodatno kompleksni. Ovo je zapravo srčani zalistak koji smo mi projektovali. Primenom iste tehnike smo napravili ovaj srčani zalistak. Uzmemo skelu, zasejemo je ćelijama, i sada možete videti ovde, listiće srčanog zalistka kako se otvaraju i zatvaraju. Vežbamo ih pre same implantacije. Ista strategija.

Najsloženiji organi su čvrsti organi. Čvrsti organi su kompleksniji zato što koristite mnogo veći broj ćelija po centimetru. Ovo je zapravo jednostavan čvrsti organ poput uha. Sada biva zasejan hrskavicom. Ovo je uređaj nalik rerni; jednom kada je obložena biva smeštena ovde. Onda, nekoliko nedelja kasnije možemo da izvadimo hrskavičastu skelu.

Ovo su zapravo prsti koje pravimo. Prave se sloj po sloj, prvo kost, onda se praznine popune hrskavicom. Onda preko toga dodajemo mišiće. I onda postavljate slojeve ovih čvrstih struktura. Ponovo, sasvim složeniji organi, ali daleko najsloženiji organi su vaskularizovani, visoko vaskularizovani, sa mnoštvom krvnih sudova, organi poput srca, jetre, bubrega. Ovo je zapravo jedan primer -- upošljeno je nekoliko strategija u projektovanju jednog organa.

Ovo je jedna od strategija. Koristimo štampač. Umesto mastila, koristimo -- upravo ste videli jedan ink-džet ketridž -- samo koristimo ćelije. Ovo je u stvari vaš običan stoni štampač. Štampa srce sa dve komore, jedan po jedan sloj. Vidite kako tamo izlazi srce. Potrebno je oko 40 minuta za štampanje, i četiri do šest sati kasnije vidite mišićne ćelije kako se grče. (Aplauz) Ovu tehnologiju razvio je Tao Žu, koji je radio na našem institutu. Ovo je, naravno, još uvek, eksperimentalno, nije za upotrebu na pacijentima.

Druga strategija koju smo koristili je zapravo korišćenje decelularizovanih organa. Uzmemo organe od donora, organe koji su odbačeni, a onda koristimo jako blage deterdžente da bi izvukli sve ćelijske elemente iz ovih organa. Tako, na primer na levom panelu, gornjem panelu, vidite jetru. Uzmemo donatorovu jetru, koristimo blage deterdžente i koristeći ove blage deterdžente, izvadimo sve ćelije iz jetre.

Dve nedelje kasnije, možemo podići ovaj organ, oseća se kao jetra, možemo ga držati kao jetru, izgleda kao jetra, ali nema ćelija. Sve što nam je preostalo je skelet, ako tako želite, jetre, u potpunosti sačinjen od kolagena, materijala koji je u našim telima, koji neće biti odbačen. Možemo ga koristiti od jednog do drugog pacijenta. Onda uzmemo ovu vaskularnu strukturu i možemo da dokažemo da smo zadržali prokrvljenost.

Možete da vidite, to je zapravo fluoroskopija. Ubacujemo kontrast u organ. Ovde možete videti kako počinje. Ubacujemo kontrast u ovaj decelularizovani organ. Možete da vidite vaskularno stablo koje je ostalo netaknuto. Onda uzimamo ćelije, vaskularne ćelije, ćelije krvnih sudova, polivamo vaskularno stablo pacijentovim sopstvenim ćelijama. polivamo spoljašnjost jetre pacijentovim sopstvenim ćelijama jetre. Onda možemo da napravimo funkcionalnu jetru. I to je upravo ono što vidite. Ovo je i dalje eksperimentalno. Mi zapravo možemo da reprodukujemo funkcionalnost strukture jetre, eksperimentalno.

Kada se radi o bubrezima, kao što sam vam pričao o prvoj slici koju ste videli, o prvom slajdu koji sam vam prikazao, 90 procenata pacijenata na listi za transplantaciju čekaju na bubreg, 90 procenata. Dakle, druga strategija koju pratimo je da napravimo listove koje slažemo jedan na drugi, kao harmoniku, ako tako želite. Dakle, slažemo ove listove jedan na drugi, koristeći ćelije bubrega, Onda možete da vidite ove minijaturne bubrege koje smo napravili. Oni zapravo prave urin. Ponovo, sa malim strukturama je izazov kako ih učiniti većim i to je nešto na čemu radimo upravo sada, na institutu. Jedna od stvari koje želim da rezimiram za vas jeste strategija kojoj stremimo u regenerativnoj medicini.

Ako je uopšte moguće, zaista bismo želeli da koristimo pametne biomaterijale koje bismo prosto mogli da uzmemo sa police i regenerišemo vaše organe. Trenutno smo ograničeni razdaljinama, ali je naš cilj da sa vremenom povećamo te razdaljine. Ako ne možemo da koristimo pametne biomaterijale, onda bi radije koristili vaše sopstvene ćelije.

Zašto? Zato što one neće biti odbačene. Možemo uzeti ćelije od vas, napraviti strukturu, staviti je nazad u vas i ona neće biti odbačena. I ukoliko je moguće, mi bismo radije koristili ćelije vašeg specifičnog organa. Ako vam je oboleo dušnik voleli bismo da iz vašeg dušnika uzmemo ćelije. Ako vam je oboleo pankreas voleli bismo da uzmemo ćelije iz tog organa.

Zašto? Zato što bismo radije uzeli one ćelije koje već znaju da je to tip ćelija koji želite. Ćelija dušnika već zna da je ćelija dušnika. Ne treba da je učimo da postane ćelija drugog tipa. Zato preferiramo ćelije specifičnih organa. Danas možemo dobiti ćelije iz gotovo svakog organa vašeg tela, osim nekoliko za koje nam još uvek trebaju matične ćelije, poput ćelija srca, jetre, nervnih i ćelija pankreasa. Za te su nam još uvek potrebne matične ćelije. Ako ne možemo koristiti matične ćelije iz vašeg tela onda bismo voleli da koristimo matične ćelije donatora. Preferiramo ćelije koje neće biti odbačene i koje neće formirati tumore.

Puno radimo sa matičnim ćelijama o kojima smo publikovali pre dve godine, matičnim ćelijama iz plodove vode i posteljice, koje imaju ta svojstva. Dakle, sada želim da vam pričam o nekim od glavnih izazova sa kojima se suočavamo. Znate, upravo sam vam prikazao ovu prezentaciju i sve izgleda tako dobro, sve radi. Zapravo ne, ove tehnologije zaista nisu tako lake. Neki od radova koje ste videli danas je vršilo preko 700 istraživača na našem institutu tokom 20 godina.

Stoga, ovo su veoma teške tehnologije. Jednom kada dobijete pravu formulu možete da napravite njenu kopiju. Ali potrebno je mnogo da bi se dotle stiglo. Uvek volim da prikažem ovu karikaturu. Ovo je kako da zaustavite bežanje. Tamo vidite vozača poštanske kočije, onda on odlazi na gornji panel. Odatle ide na A, B, C, D, E, F. I konačno zaustavlja beg. I to su obično osnovni naučnici, na dnu su obično hirurzi. (Smeh) Ja sam hirurg, tako da to i nije tako smešno. (Smeh)

Ali zapravo, metod A je pravilan pristup. Ono što time želim da kažem jeste da svaki put kada pokrenemo jednu od ovih tehnologija ka klinici, apsolutno smo sigurni da radimo sve što možemo u laboratoriji pre nego što uopšte pokrenemo ove tehnologije ka pacijentima. A kada pokrenemo ove tehnologije ka pacijentima želimo da budemo sigurni da smo se zapitali jedno veoma teško pitanje. Da li ste spremni da ovo stavite u vaše voljeno, vaše sopstveno dete, člana vaše porodice, a tek onda nastavimo. Zato što je naš glavni cilj, naravno, da prvenstveno ne nanesemo nikakvo zlo.

Sada ću vam pokazati veoma kratak snimak. To je snimak od pet sekundi, jednog našeg pacijenta, koji je primio jedan od ovih projektovanih organa. Počeli smo sa usađivanjem nekih od ovih struktura pre 14 godina. Sada takođe imamo pacijente koji hodaju okolo, sa organima, projektovanim organima, preko 10 godina. Pokazaću vam snimak jedne mlade dame. Ona je imala spina bifida defekt, abnormalnost kičmene moždine. Ona nije imala normalnu bešiku. Ovo je odsečak sa Si-En-Ena. Uzimamo samo pet sekundi. Ovo je odsečak za koji se Sandžaj Gupta postarao.

Video: Kejtlin M: Srećna sam. Uvek sam se bojala da ću da doživim neku nesreću ili nešto slično. A sada mogu da idem i da izlazim sa prijateljima, da radim šta god želim.

Entoni Atala: Vidite, na kraju dana, obećanje regenerativne medicine je samo jedno. A to je zaista veoma jednostavno, da našim pacijentima bude bolje. Hvala vam na vašoj pažnji. (Aplauz)