Entoni Atala (Anthony Atala) : Štampanje ljudskog bubrega

Danas je velika kriza u zdravstvu jer nema dovoljno organa. Činjenica je da živimo duže. Medicina je mnogo uspešnija u produžavanju ljudskih života i javlja se problem, kako starimo naši organi više zakazuju i trenutno nema dovoljno organa za presađivanje. Zapravo, tokom poslednjih 10 godina, broj pacijenata kojima je potreban organ se udvostručio, dok je istovremeno, broj transplantanta jedva porastao. Ovo je kriza javnog zdravstva.

Ovde stupa na scenu oblast koju nazivamo regenerativna medicina. U stvari ona uključuje više različitih oblasti. Zapravo, mogu se koristiti premosnice, biomaterijali, oni su kao parče vaše bluze ili košulje, specijalni materijali koji se mogu presaditi u pacijenta i koji će pomoći da se regenerišete. Ili možemo da koristimo samo ćelije ili vaše sopstvene ćelije ili druge kulture matičnih ćelija. Ili možemo i jedno i drugo. Možemo koristiti, zapravo, biomaterijale i ćelije zajedno. To je u ovoj oblasti postignuto do danas.

Ali to u stvari nije nova oblast. Zanimljivo je da je ova knjiga objavljena čak 1938. Njen naziv je "Kultura organa". Prvi autor, Aleksis Karel, je dobitnik Nobelove nagrade. On je konstruisao neke od tehnologija koje se i danas koriste u zašivanju krvnih sudova, kao i tehnike spajanja krvnih sudova koje i danas koristimo je zapravo osmislio Aleksis. Ali želim da istaknem njegovog koautora: Čarlsa Lindberga. To je isti onaj Čarls Lindberg koji je proveo ostatak svog života radeći sa Aleksisom na Rokfeler Institutu u Njujorku, u domenu kultivisanja organa.

Dakle, ako su ove grane nauke prisutne toliko dugo, zašto je klinički napredak tako mali? To je zbog mnogih izazova. Ako bih morao da izdvojim samo tri, prvi izazov bi bio stvaranje materijala koji bi mogli da se stave u telo i da istraju tokom vremena. Iako postoje mnogi napreci danas jedva možemo da uradimo tako nešto. Drugi izazov su ćelije. Nismo mogli prikupiti dovoljno ćelija za kultivisanje organa van tela. Poslednjih 20 godina uglavnom smo se borili sa time. Sada, mnogi naučnici mogu da kultivišu različite vrste ćelija. Na sve to, imamo i matične ćelije. Ali čak i danas, 2011. postoje određene ćelije koje ne možemo da kultivišemo. Ćelije jetre i pankreasa, nervne ćelije i dan danas ne možemo da kultivišemo. Treći izazov je vaskularnost, snabdevanje organa krvlju koje omogućava tim organima da prežive kada ih regenerišemo.

Dakle, danas koristimo biomaterijale. Ovo je biomaterijal. Možemo ih savijati, preplitati ili koristiti u ovakvom stanju. Ovo je kao mašina za pravljenje šećerne vune. Videli ste sprej koji ulazi. Izgleda kao vlakna šećerne vune koja, stvara ovu strukturu nalik tubi, koja je biomaterijal, koju zatim možemo da koristimo u svrhu regeneracije tela koristeći za to ćelije pacijenta. Upravo smo to ovde uradili.

Ovo je pacijent, kojem je ponuđen odbačeni organ, a mi smo stvorili jedan od ovih pametnih biomaterijala i tada smo iskoristili ovaj biomaterijal da zamenimo i popravimo strukturu pacijentovog organa. Ono što smo uradili je da smo koristili biomaterijal kao most, tako da ćelije u organu mogu da pređu taj most, i pomognu premošćavanje procepa regeneracije tog tkiva. Ovo je taj pacijent 6 meseci kasnije, ovo je rendgenski snimak regenerisanog tkiva koje je, kao što vidite, potpuno obnovljeno kada ga analizirate ispod mikroskopa. Takođe, možemo da koristimo samo ćelije. Ovo su ćelije koje smo dobili. Ovo su matične ćelije koje stvaramo iz određenog izvora i možemo da ih kultivišemo da postanu srčane ćelije i one počinju da kucaju u kulturi. One znaju šta treba da rade. Ćelije genetski znaju šta treba da rade i počinju da kucaju zajedno. Danas, mnoga klinička istraživanja koriste razne vrste matičnih ćelija za bolesti srca. Dakle, to se danas primenjuje.

Ili, ako koristimo veće strukture da bi zamenili veće strukture onda koristimo pacijentove ćelije ili neke populacije ćelija i biomaterijale, zajedno s premosnicama. Koncept je sledeći: ako imate organ koji je zatajio ili koji je povređen, mi uzimamo malu količinu tkiva, manje od polovine veličine poštanske markice. Tada razdvajamo ćelije, i kultivišemo ćelije izvan tela. Tada uzimamo premosnice, biomaterijale, izgleda kao komad bluze ili majice, tada oblikujemo taj materijal, i stavljamo te ćelije preko materijala sloj po sloj, slično premazivanju kolača. Tada sve to stavimo u mašinu sličnu rerni i u mogućnosti smo da kreiramo tu strukturu i izvadimo je napolje. Ovo je srčani zalistak koji smo stvorili i kao što vidite, postoji struktura srčanog zaliska njega smo prekrili ćelijama, a potom ga uvežbavali. Vidite listiće kako se otvaraju i zatvaraju, na ovom srčanom zalisku koji se trenutno koristi u eksperimentalne svrhe da bismo napredovali sa istraživanjem.

Drugi vid tehnologije koji smo koristili kod pacijenata odnosi se na bešike. Od pacijenta uzimamo mali komadić bešike, opet, polovinu od veličine poštanske markice. Opet, kultivišemo ćelije izvan tela, uzimamo premosnice, prekrivamo ih ćelijama, pacijentovim ćelijama, sa dva različita tipa ćelija. Zatim, opet, stavimo u "rernu". Rerna ima iste uslove kao ljudsko telo, 37 stepeni, 95% kiseonik. Nekoliko nedelja posle, imate svoj organ koji možemo da presadimo u pacijenta. Za ove pacijetne, mi samo "šijemo" ove materijale. Koristimo ove trodimenzionalne slike za analizu, ali biomaterijale pravimo ručno.

Danas, postoje i bolji načini za stvaranje struktura uz pomoć ćelija. Danas koristimo vrste tehnologija, gde za organe, kao što je jetra, uzimamo odbačene organe. Kao što znate, mnogi organi se odbacuju, ne koriste se. Dakle, možemo da koristimo ove strukture jetre koje neće biti upotrebljene, stavljamo u mašine sličnim mašinama za pranje veša koje nam omogućavaju da ćelije budu isprane. Dve nedelje kasnije, dobijate nešto što liči na jetru. Izgleda kao jetra, ali nema ćelije, to je samo skelet jetre. Tada u te strukture ponovo ulivamo ćelije jetre, brinući se o očuvanju krvnih sudova. Prvo ulivamo krv u krvne sudove pacijentovim ćelijama, nakon čega jetrene ćelije postavljamo u parenhim. Do sada smo bili u mogućnosti da predstavimo stvaranje tkiva ljudske jetre, tokom proteklog meseca, koristeći ovu tehnologiju.

Druga vrsta tehnologije koju koristimo je štampanje. Ovo ovde je običan štampač, ali umesto mastila koristimo ćelije. Ovde možete da vidite glavu štampača kako prelazi i stvara strukturu, i za to je potrebno 40 minuta, da se stvori struktura. Ovo je trodimenzionalni podizač koji se spušta i slaže sloj po sloj svaki put kada glava štampača pređe jedan deo. Nakon toga je moguće izvaditi stvorenu strukturu. Izvadi se struktura iz štampača i presadi se. Ovo je komad kosti koji ću vam pokazati na ovoj slici koji je stvoren uz pomoć ovog štampača i presađen, kao što to ovde vidite. To je potpuno nova kost koja je presađena koristeći ovu tehniku.

Druga, mnogo naprednija tehnika koju ovde vidimo, tehnologija nove generacije, jeste sofisticiranija vrsta štampača. Ovaj određeni štampač je dizajniran da štampa direktno na pacijenta. Dakle, ovde vidite, znam da zvuči čudno, ali to je kako on funkcioniše. Jer u stvarnosti, ono što želimo da uradimo jeste da pacijentu koji leži u krevetu sa ranom, i uz pomoć skenera mi skeniramo telo. To je ono što vidite ovde sa desne strane. Vidimo tehnologiju skeniranja skenirane slike rane na pacijentu zatim se vratimo sa glavama štampača i štampamo slojeve koji su neophodni direktno na pacijente.

To je kako ovo funkcioniše. Evo skenera kako prolazi, skenirajući ranu. Nakon što je rana skenirana, šalju se informacije za slojeve ćelija i gde one treba da budu. Ovde ćete da vidite demonstraciju kako se to radi na jednoj rani. Ovo radimo uz pomoć gela koji je moguće podizati. Kada se te ćelije nađu na pacijentu one će biti zalepljene tamo gde treba da budu. Ovo je nova vrsta tehnologije koju još uvek razvijamo.

Takođe radimo i na razvijanju sofisticiranijih štampača. Jer, naš najveći izazov su pravi organi. Ne znam da li znate, ali 90% pacijenata na transplantacionoj listi čeka na bubreg. Pacijenti umiru svaki dan jer mi nemamo dovoljno bubrega za sve. Ovo je malo veći izazov, veliki vaskularni organ, mnogo krvnih sudova, mnogo ćelija. Strategija ovde jeste, ovo je rendgenski snimak, slažemo sloj po sloj koristeći kompjuterizovanu morfometričku slikovnu analizu i trodimenzionalnu rekonstrukciju da bi došli do pacijentovih bubrega. Tada imamo mogućnost da napravimo slike, 360 stepeni rotacije, da analiziramo bubreg sa svim njegovim karakteristikama, tada smo u mogućnosti da te informacije iskoristimo i skeniramo i štampamo u kompjuterizovanoj formi. Prolazimo sloj po sloj kroz organ, analizirajući svaki sloj organa, tada smo umogućnosti da te informacije pošaljemo kroz kompjuter i zapravo dizajniramo organ za pacijenta. Ovo je štampač. Ovo je štampanje.

Zapravo, doneli smo štampač. Dok smo ovde razgovarali, možete da vidite štampač, ovde iza bine. Ovo je pravi štampač i on štampa strukturu bubrega koji ovde vidite. Potrebno je 7 sati da se odštampa jedan bubreg, dakle na pola puta je. Doktor Kang će nam se sada pridružiti i pokazaćemo vam jedan od ovih bubrega koji smo odštampali danas. Staviću rukavice. Hvala. Idite unazad. Rukavice su mi malo male, ali evo. Možete da vidite bubreg koji smo danas odštampali.

(Aplauz)

Ima čvrstoću. Ovo je doktor Kang koji radi sa nama na ovom projektu i koji je deo našeg tima. Hvala vam doktore Kang. Hvala.

(Aplauz)

Ovo je u stvari nova generacija. Ovo je štampač koji vidite ovde na sceni. A ovo je nova vrsta tehnologije koju razvijamo. U stvarnosti, ovo već jako dugo radimo. Želim da vam pokažem nešto što se tiče tehnologije koju već koristimo na pacijentima.

Ovo je kratki video zapis, samo 30 sekundi, o pacijentu koji je dobio organ.

(Video) Luk Masela: Bio sam stvarno bolestan. Jedva sam ustajao iz kreveta. Nisam išao u školu i bio sam zaista jadan. Nisam mogao da izlazim i igram košarku za vreme odmora, a da ne osećam da ću da padnem u nesvest kada se vratim nazad unutra. Osećao sam se tako bolesno. Ceo život bih proveo na dijalizi i ne želim ni da mislim o tome kakav bi mi život bio da se to desilo. Posle operacije, život mi je postao mnogo bolji. Bio sam u mogućnosti da radim mnoge stvari. Mogao sam da se bavim rvanjem u školi. Postao sam kapiten tima i to je bilo sjajno. Postao sam normalno dete. Koristili su moje ćelije da naprave bešiku, ona ostaje sa mnom. Imam je za ceo život, tako da je sve dobro.

(Aplauz)

Huan Enrikez: Ovi eksperimenti ponekada uspevaju i zaista je odlično što uspevaju. Luk, dođi kod nas.

(Aplauz)

Dakle Luk, pre prošle noći, kada si poslednji put video Tonija?

LM: Pre deset godina, kada sam imao operaciju, i zaista je odlično videti ga.

(Smeh)

(Aplauz)

HE: Reci nam, čime se baviš?

LM: Trenutno studiram na Univerzitetu u Konektikatu. Prva godina sam i studiram komunikacije, TV i mas medije i pokušavam da živim kao normalan čovek, što sam želeo još od malena. Ali to je bilo teško naročito kada se rodite sa spina bifidom i kada vam bubrezi i bešika ne funkcionišu. Preživeo sam 16 operacija i delovalo je nemoguće kada su mi bubrezi otkazali kao desetogodišnjaku. Tada se pojavila ova operacija i učinila da budem ono što sam danas spasivši mi život.

(Aplauz)

HE: Toni je uradio stotine ovih operacija?

LM: Ono što znam jeste da on zaista vredno radi i smišlja zaista neverovatne stvari. Znam da sam bio jedan od prvih 10 ljudi koji su imali ovu operaciju. Kada sam imao 10 godina, nisam shvatao koliko je to sjajno. Bio sam dete i mislio sam, "Ma da, može. Uradiću tu operaciju." (Smeh) Samo sam hteo da mi bude bolje, i tek sada kada sam odrastao, shvatio sam koliko je to sjajno i koliko je zadivljujuće ono što on radi.

HE: Kada su te nazvali iznenada - Toni se zacrveneo, dugo smo ga ubeđivali jer je Toni stvarno skroman, da dovede Luka. Dakle Luk, otišao si kod svojih profesora, diplomiraćeš komunikacione nauke, i pitao si ih da ti dopuste da dođeš ovde na TED što ima neke veze sa komunikacijama, kakva je njihova rekacija bila?

LM: Većina mojih profesora me podržala, rekli su: "Donesi slike i pokaži mi video zapise na internetu" i "Srećni smo zbog tebe". Bilo je par njih koji su bili malo tvrdoglavi, pa sam morao da porazgovaram sa njima. Pozvao sam ih na stranu.

HE: Čast mi je da sam te upoznao. Hvala najlepše. (LM: Hvala i Vama.)

HE: Hvala i tebi Toni.

(Aplauz)