1,770,992 views • 17:52

Tady toto je malba která visí v Countwayské knihovně na Harvardské škole medicíny. A vyobrazuje vůbec první transplantaci orgánu. Jak vidíte vepředu, to je Joe Murray připravující pacienta k transplantaci, mezitím co v zadní místnosti vidíte Hartwell Harrisona, vedoucího Urologie na Harvardu, který ve skutečnosti pěstuje onu ledvinu. Ledvina byla skutečně prvním orgánem, který byl kdy člověku transplantován.

To bylo zpátky v roce 1954. Před 55 lety se stále potýkali s mnoha stejnými výzvami jako před mnoha desítky let. Samozřejmě mnoho pokroků, mnoho zachráněných životů. Ovšem orgánů máme vážný nedostatek. Během posledních deseti let se počet pacientů čekajících na transplantaci zdvojnásobil. Zatímco počet transplantací zůstal téměř stejný. To skutečně má co dočinění se stárnutím naší populace. Prostě stárneme. Zdravotnictví dělá stále lepší práci udržovat nás naživu. Ale společně s tím jak stárneme, naše orgány mají tendenci víc selhávat.

Takže, to je výzva, nejen pro orgány, ale také pro tkáně. Pokoušíme se nahradit slinivku, zkoušíme nahradit nervy, jež nám mohou pomoci s Parkinsonovou chorobou. To jsou hlavními problémy. Toto je prosím velmi ohromující statistika. Každých 30 vteřin jeden pacient zemře na nemoc, která může být vyléčena regenerací tkáně, nebo její výměnou. Takže, co pro to můžeme udělat? Dnes večer jsme hovořili o kmenových buňkách. To je cesta, jak toho dosáhnout. Ale přece ještě dlouhá cesta dostat kmenové buňky do pacientů, ve smyslu skutečných terapií pro orgány.

Nebylo by skvělé, kdyby se naše těla dokázala regenerovat? Nebylo by skvělé, kdybychom mohli využít síly našich těl dokonce k uzdravení sebe samých? Ve skutečnosti to není zas tak cizí koncept; toto se děje ve světě každý den. Toto je prosím obrázek mloka. Mloci mají úžasnou schopnost regenerace. Zde vidíte krátké video. Toto je zranění končetiny tohoto mloka. A toto je skutečné snímkování, časosběr, ukazující jak se ta končetina regeneruje během pár dní. Vidíte hojení šrámu. A z toho šrámu skutečně roste nová končetina.

Mloci to tedy dokáží. Proč nemůžeme my? Proč se lidé nemohou regenerovat? Ve skutečnosti se můžeme regenerovat. Vaše tělo má mnoho orgánů, a každý jednotlivý orgán ve vašem těle má populaci buněk, které jsou připraveny zasáhnout v době zranění. Děje se to každý den. Jak léta plynou, jak stárnete. Vaše kosti se regenerují každých 10 let. Vaše pokožka se regeneruje každé dva týdny. Takže, vaše tělo se stále regeneruje. Těžký úkol nastane když dojde k poranění. V době poranění nebo nemoci je první reakcí těla se neprodyšně uzavřít od zbytku těla. Jednoduše se tak chce ubránit infekci, a utěsní sebe samo, jsou-li orgány uvnitř těla, nebo vaše kůže, první reakcí pro kmenové buňky je dostat se dovnitř, zaobalit se od okolí.

Jak tedy můžeme využít této energie? Jedním ze způsobů takového využití je používání chytrých biomateriálů. Jak to pracuje? No, zde na levé straně vidíte močovod, jež byl poraněn. Toto je kanál, propojující močový měchýř s vnějškem těla. A vidíte, že je poraněný. My jsme jednoduše přišli na to, že můžete použít tyto chytré biomateriály, že je ve skutečnosti můžete využít jako most. Když takový most postavíte a uzavřete se jím od okolního prostředí, potom můžete vytvořit takové přemostění a buňky, které ve vašem těle regenerují, mohou přes toto přemostění přejít a jít tak po směru.

To je přesně to, co vidíte zde. Jde o chytrý biomateriál, jenž jsme ve skutečnosti užili k léčení tohoto pacienta. Toto byl poraněný močovod na levé straně. Použili jsme ten biomateriál uprostřed. A poté, o šest měsíců později, po pravé ruce vidíte ten přestavěný močovod. Zjistilo se, že vaše tělo se může regenerovat, ale jen v krátkých vzdálenostech. Maximální funkční vzdálenost pro regeneraci je pouze okolo jednoho centimetru. Můžeme tedy použít tyto biomateriály, ale pouze na centimetrovou vzdálenost k přemostění těchto ran.

Takže se regenerujeme, ale jen na limitované vzdálenosti. Co ale uděláme, když máte poranění větších orgánů? Co uděláme, když máme poranění struktur, které jsou mnohem větší než jeden centimetr? Tehdy můžeme začít používat buňky. Strategie v tomto případě je, že když k nám přijde pacient s nemocným či poraněným orgánem, my mu můžeme odebrat velmi malý kousek tkáně z toho orgánu, menší než poloviční velikost poštovní známky, který pak můžeme rozpitvat a podívat se na jeho základní stavební jednotky, pacientovy buňky, vyjmout je, nechat je růst a rozmnožit se mimo tělo ve velkém a pak je užít jako výstužní materiály.

Při pohledu pouhým okem se zdají jako kousek halenky či trička, ale ve skutečnosti jde o velmi složité struktury, které jsou navrženy, aby se uvnitř těla rozložily. Během pár měsíců se rozpadnou. Slouží pouze jako dodávka pro buňky. Přivádí do těla buňky. Díky nim buňky zregenerují novou tkáň a jakmile je hotovo, lešení se odstraní.

A to jsem také provedli s tímto kouskem svalu. Zde můžete vidět, jak jsme studovali jeho struktury ve snaze jej zmapovat. Vezmeme buňky, rozmnožíme je, dáme je na lešení, a pak lešení umístíme zpět do pacienta. Avšak předtím, než lešení do pacienta umístíme, trochu ho procvičíme. Chceme mít jistotu, že ten sval nastavíme tak, aby věděl co dělat, až se dostane do pacienta. To můžete právě vidět tady. Vidíte svalový bioreaktor, který rozcvičuje sval - tam a zpět.

Dobře. Zatím jsme viděli ploché struktury, sval. Ale co jiné struktury? Toto je ve skutečnosti zkonstruovaná céva. Velmi podobné tomu, co jsme udělali před chvíli, jen o trochu složitější. Tady vezmeme lešení, a jednoduše - lešení může být v tomto případě jako kousek papíru. Můžeme toto lešení stočit do trubičky. A k výrobě cévy použijeme stejnou strategii. Céva se skládá ze dvou odlišných druhů buněk. Vezmeme svalové buňky, obalíme s nimi vnějšek, je to podobné jako když pečete dort s více vrstvami, jestli to znáte.

Svalové buňky dáte na povrch. Dovnitř dáte výstelkové buňky. A teď máte lešení kompletní. Dáte jej do takového zařízení podobného troubě, které vytváří stejné podmínky jako lidské tělo, 37 stupňů Celsia, 95 procent kyslíku. Pak jej procvičíte, tak, jako jste to viděli na záznamu.

A napravo můžete vidět krkavici, která byla zkonstruována. Tato céva vede z krku do mozku. A tento rentgen ukazuje evidenci, funkční cévu. Složitější struktury jako jsou cévy nebo močovody, které jsem vám ukázal, jsou rozhodně složitější, protože musíte zavést dva odlišné typy buněk. Ony se ale ve skutečnosti chovají spíš jako potrubí. Dovolujete tekutině a vzduchu volně proudit. Nejsou zdaleka tak složité jako duté orgány. Ty jsou mnohem složitější, protože po nich chcete, aby reagovali podle potřeby.

Takovým orgánem je například močový měchýř. Postupujeme podle stejné strategie, vezmeme malý kousek močového měchýře - - menší než poloviční velikost poštovní známky. Tkáň rozpitváme na její dva druhy buněk, svalové a speciální buňky močového měchýře. Pěstujeme je ve velkém mimo tělo. Trvá to asi 4 týdny je vypěstovat. Potom vezmeme lešení ve tvaru močového měchýře. Zevnitř jej vyplníme těmi výstelkovými buňkami. Zvenku jej pokryjeme těmito svalovými buňkami. Celé to opět vložíme do přístroje podobného peci. Od doby kdy jste odebrali kousek tkáně, můžete pacientovi vrátit zpět orgán za 6 až 8 týdnů.

Tady můžete vidět to lešení. Materiál je pokryt buňkami. Když jsme dělali zkoušku pro první pacienty, vytvořili jsme pro každého lešení zvlášť. Přivedli jsme pacienty 6 až 8 týdnů před plánovanou operací, udělali jsme rentgen a vystavěli lešení přesně podle velikosti pacientovi dutiny pánevní. Při druhé fázi zkoušek jsme měli předem odlišné velikosti: malou, střední, velkou a velmi velkou. (Smích) Je to pravda. A jsem si jistý, že všichni chcete tu velmi velkou, že? (Smích)

Močové měchýře jsou tedy rozhodně trochu složitější než jiné struktury. Ale jsou i jiné duté orgány, které jsou složitější. Toto je zkonstruovaná srdeční chlopeň. A postup vytvoření takové chlopně je opět stejná. Vezmeme lešení, osázíme ho buňkami, a tady můžete vidět, jak se lístky chlopně otvírají a zavírají. Toto cvičíme před implantací. Stejný postup.

A nejsložitější jsou potom orgány vyplněné parenchymem. Ty jsou složitější, protože je na jeden centimetr potřeba víc buněk. Toto je jednoduchý parenchymatózní orgán jako například ucho. Tady mu dodají chrupavku. Tady je to zařízení podobné troubě; Jakmile je pokrytý, dostane se sem. A pak o pár týdnů později z něj vytáhneme lešení pro chrupavku.

Tady jsou námi zkonstruované prsty. Tady je pokrývají, nikdy víc než jedna vrstva zároveň, nejdřív kost, mezery vyplníme chrupavkou. Potom začneme nahoru přidávat svaly. A pak vrstvíme tyto pevné struktury. Opět zas o něco složitější orgány. Ze všeho nejsložitější parenchymatózní orgány jsou ale ty prokrvené, hojně prokrvené, s velkou zásobou cév, orgány jako je srdce, játra nebo ledviny. Toto je příklad - pár postupů, jak vytvořit parenchymatózní orgány.

Toto je jeden možný postup. Používáme tiskárnu. A místo inkoustu - právě jste viděli inkoustovou náplň - používáme buňky. Takto vypadá běžná stolní tiskárna. Tiskne toto dvoukomorové srdce, vrstvu po vrstvě. Tady vydíte výsledné srdce. Tisk trvá asi 40 minut a po čtyřech až šesti hodinách můžete pozorovat spojení mezi svalovými buňkami. (Potlesk) Tuto technologii vynalezl Tao Ju, který pracoval v našem institutu. Je ale pochopitelně stále ve fázi experimentu a pro pacienty se ještě nevyužívá.

Další postup, který jsme vyzkoušeli, je vyjmutí buněk z orgánů. Vezmeme dárcovské orgány, které byli vyřazeny, a s pomocí velmi šetrných čistících prostředků z nich vytáhneme buněčné elementy. Takže například v levém poli nahoře vidíte játra Vezmeme dárcovské játra použijeme velmi šetrné čistící prostředky a s jejich pomocí z jater vyjmeme všechny buňky.

O dva týdny později můžeme tento orgán zvednout, vypadá jako játra, můžeme jej uchopit jako játra, vypadá jako játra, ale neobsahuje žádné buňky. Zvedáme pouze jejich kostru, dá-li se to tak říct, vše z kolagenu, materiálu obsaženého v našich tělech, který neodmítá hostitele. Můžeme jej používat od jednoho pacienta k druhému. Můžeme vzít tuto prokrvenou strukturu a dokázat, že prokrvení je zachováno.

Můžete vidět - toto je ve skutečnosti floroskopie. Do orgánu vkládáme opak. Tady vidíte začátek procesu. Do jater zbavených buněk vkládáme chybějící část. A vidíte, že cévní systém zůstává neporušen. Poté vyjmeme cévní buňky, a cévní systém vysteleme pacientovými buňkami. Zevnějšek jater pokryjeme pacientovými jaterními buňkami. A můžeme tak stvořit funkční játra. A to právě teď pozorujete. Jde stále o experiment. Jsme ale během experimentu schopni obnovit funkčnost jater.

Co se týče ledviny, jak už jsem řekl při prvním obrázku, který jste viděli, prvním snímku, který jsem vám ukázal, 90 procent pacientů na čekacím listě pro transplataci čeká právě na ledvinu, 90 procent. Další postup, který jsem zkusili, je tvorba membrán, které by se navrstvili jako harmonika. Navrstvili bychom tedy membrány za použití ledvinových buněk. A pak můžete vidět tyto miniaturní ledviny, které jsme stvořili. Ve skutečnosti vyrábí moč. Jde opět o malé strukturu a pro nás je výzvou, abychom je zvětšili, a na tom právě teď v našem institutu pracujeme. Jedna z věcí, kterou bych rád shrnul, je postup, kterým směřujeme v regenerativní medicíně.

Pokud je to možné, rádi bychom používali chytré biomateriály, které bychom jednoduše sundali z poličky a regenerovali bychom vaše orgány. V tuto chvíli jsme limitováni vzdálenostmi, ale naším cílem je časem tyto vzdálenosti zvětšit. Pokud chytré biomateriály použít nemůžeme, potom by bylo lepší používat vaše vlastní buňky.

Proč? Protože ty neodmítnou hostitele. Můžeme vám buňky odebrat, vytvořit strukturu, vrátit ji hned zas zpět a ona neodmítne hostitele. A pokud by to bylo možné, nejlepší by bylo použít buňky přímo z daného orgánu. Pokud máte nemocnou průdušnici, bylo by nejlepší odebrat buňky z ní. Pokud máte nemocnou slinivku, nejlepší by bylo vzít buňky z ní.

Proč? Protože je lepší brát buňky, které už ví, že jsou typu, který požadujete. Průdušnicová buňka už ví, že je průdušnicová buňka. Není potřeba ji přeučit na jiný typ buňky. Dáváme tedy přednost buňkám specifickým pro dané orgány. A v dnešní době jsme schopni odebrat buňky téměř z jakéhokoliv orgánu ve vašem těle, až na pár výjimek, u kterých je potřeba kmenových buněk, jako je srdce, játra, nervy nebo slinivka. U těch ještě stále potřebujeme kmenové buňky. Pokud nejsme schopni použít kmenové buňky z vašeho těla, pak by byli nejlepší kmenové buňky od dárce. A opět dáváme přednost buňkám, které neodmítnou hostitele a nebudou tvořit nádory.

Hodně pracujeme s kmenovými buňkami, které jsme zveřejnili před dvěma lety, kmenové buňky tvořené z plodové vody, a placenta, která má potřebné vlastnosti. V tuto chvíli vám tedy chci říct, že máme pár zásadních úkolů. Víte, ukázal jsem vám tady teď prezentaci, všechno vypadá dobře, všechno funguje. Ve skutečnosti tomu tak není, tyto technologie nejsou tak jednoduché. Některé úseky práce, kterou jste dnes viděli, mělo na starosti přes 700 výzkumníků pracujících v ústavu přes 20 let.

Jsou to velmi pracné technologie. Když jednou přijdete na to jak, můžete to opakovat. Trvá to ale dlouho, než se k tomu dopracujete. Proto vždycky rád ukazuju tento obrázek. Toto je návod jak zastavit prchající dostavník. Tady vidíte kočího dostavníku, který nahoře skáče A, B, C, D, E, F. A konečně zastaví dostavník. A to jsou obvykle hlavní vědci. Ti vespod jsou obvykle chirurgové. (Smích) Já jsem chirurg, takže to není tak vtipné. (Smích)

Ve skutečnosti je ale metoda A správný přístup. A mám tím na mysli, že pokaždé, když jsme uvedli jednu z těchto technologií na klinice, stoprocentně jsme se ujistili, že vše, co bylo možné, jsme nejprve vyzkoušeli v laboratoři, než jsme technologie představili pacientům. A když tyto technologie pacientům představíme, ujistíme se, že jsme si položili nelehkou otázku. Jste připraveni použít tuto technologii na své bližní, své vlastní dítě, člena rodiny? A pak teprve pokračujeme. Naším hlavní cílem je totiž v první řadě nikomu neublížit, samozřejmě.

Chci vám teď ukázat krátké video. Je to pětivteřinový záběr pacienta, který dostal takto sestrojený orgán. Některé tyto struktury jsme začali implantovat už víc než před čtrnácti lety. Takže se teď po světě více než deset let prochází pacienti s vytvořenými orgány. Ukážu vám video mladé ženy, která měla zadní rozštěp obratle, defekt míchy. Neměla normální močový měchýř. Toto je úsek ze CNN. Má jen 5 vteřin. Ve skutečnosti jej pořídil Sanjay Gupta.

Video: Kaitlyn M: Jsem šťastná. Vždycky jsem se bála, že budu mít nehodu, nebo něco takového. A teď můžu jednoduše jít ven s kamarády, jít a dělat co chci.

Anthony Atala: Vidíte, slib regenerativní medicíny na konci dne, je to jen jediný slib. A je to velmi jednoduché našim pacientům ulehčit. Děkuji vám za pozornost. (Potlesk)