1,786,429 views • 17:52

Aceasta este o pictură aşezata în Biblioteca Countway de la Facultatea de Medicină Harvard. Şi arată primul transplant făcut vreodată. În faţă, îl vedeţi pe Joe Murray pregătindu-l pe pacient pentru transplant în timp ce în spatele camerei îl vedeţi pe Hartwell Harrison, şeful secţiei de Urologie la Harvard, preluând rinichiul. Rinichiul a fost cu adevarat primul organ care a fost transplantat de la un om.

Aceasta s-a întâmplat în 1954. Acum 55 de ani încă se confruntau cu multe din aceleaşi provocări ca şi acum multe decenii. Cu siguranţă am avansat, s-au salvat multe vieţi. Dar încă există un mare deficit de organe. În ultimul deceniu numărul de pacienţi care aşteaptă un transplant s-a dublat. În timp ce, în acelaşi timp, numărul de transplanturi efectuate a rămas aproape în totalitate egal cu acea perioadă. Aceasta are legătură cu populaţia noastră care îmbătrâneşte. Îmbătrânim. Medicina îşi face treaba mai bine şi ne ţine în viaţă. Dar pe măsură ce îmbătrânim, organele noastre cedează mai des.

Iar asta e o provocare, nu doar pentru organe ci şi pentru ţesuturi. Încercăm să înlocuim pancreasul, încercăm sa înlocuim nervii pentru a ne fi de ajutor în boala Parkinson. Acestea sunt probleme majore. Avem o statistică uimitoare. La fiecare 30 de secunde un pacient moare din cauza a diferite boli ce ar fi putut fi tratate prin regenerarea ţesutului sau înlocuirea lui. Ce putem face aşadar? Am vorbit astăseara despre celulele stem. Aceasta e o modalitate de rezolvare. Şi totuşi sunt şi alte modalităţi de a procura pacienţilor celule stem, mă refer la tratarea organelor.

Nu ar fi grozav dacă corpurile noastre s-ar putea regenera ? Nu ar fi grozav dacă am putea să valorificăm puterea corpurilor noastre, pentru a ne vindeca ? De fapt nu e un concept atât de străin; pe Pământ se întâmplă în fiecare zi. Aceasta este o imagine a unei salamandre. Salamandrele au această capacitate uimitoare de a se regenera. Vedeţi acest filmuleţ. Această salamandră are o rană la un membru. Sunt fotografii reale, făcute la anumite intervale, care arătă cum se regenerează membrul în câteva zile. Vedeţi cum se formează cicatricea. Şi cum cicatricea formează in afara sa un nou membru.

Deci salamandrele pot face asta. De ce nu putem şi noi? De ce regenerarea nu se petrece şi la oameni ? De fapt, ne putem regenera. Corpul are multe organe şi fiecare dintre ele are o populaţie de celule care este pregătită sa înlocuiască celulele moarte. Se întâmplă în fiecare zi. Pe măsură ce îmbătrânim. Oasele se regenerează la fiecare 10 ani. Pielea se regenerează la fiecare două săptămâni. Deci corpul se regenerează constant. Provocarea apare atunci când există o vătămare. Atunci când intervine o vătămare sau o boala, prima reacţie a corpului este de a o izola de restul corpului. De fapt vrea să lupte împotriva infecţiei, şi să se izoleze, fie că e vorba de organele din interiorul corpului, sau de piele, prima reacţie este formarea ţestutului cicatrizant, pentru a se izola de exterior.

Deci cum ne putem folosi de acea putere ? Una din metodele prin care putem face asta este să folosim biomateriale inteligente. Care e mecanismul ? Aici, în partea stângă, vedeţi o uretră lezată. Acesta este canalul care conectează vezica de exteriorul corpului. Şi puteţi observa că este lezată. Am descoperit că putem folosi aceste biomateriale inteligente, ca pe o punte. Dacă construieşti acea punte, şi o izolezi de mediul exterior, atunci se crează acea punte, şi celulele care se regenerează în interiorul corpului, pot traversa această punte, şi să-i urmărească forma.

Ceea ce vedeţi este exact asta. Este de fapt un biomaterial inteligent pe care l-am folosit pentru tratarea acestui pacient. Aceasta a fost o uretră cu o leziune pe partea stângă. Am folosit acel biomaterial din mijloc. Şi apoi, şase luni mai târziu, pe partea dreaptă a apărut această uretră reinventată. Se pare că regenerarea corpului se poate petrece, dar numai pe distanţe mici. Eficienţa maximă a regenerării se atinge pe distanţe de numai un centimetru. Aşa că, putem utiliza aceste biomateriale dar numai pentru aproximativ un centimetru pentru a crea o punte deasupra leziunilor.

Deci, ne regenerăm, dar pe distanţe limitate. Ce facem însă, cu leziunile la organe mai mari ? Ce facem când avem leziuni la structuri care sunt mult mai mari de un centimetru ? Putem să folosim aceste celule. Strategia aici este că atunci când pacientul vine la noi cu un organ bolnav sau lezat, poţi preleva o bucată foarte mică de ţesut de la acel organ, mai mică decât jumătate de timbru poştal, poţi destrăma apoi acel ţesut, şi te poţi uita la componentele sale de bază, la celulele pacientului, scoţi acele celule, le creşti şi le extinzi în afara corpului în cantităţi mari, şi apoi folosim materiale-schelet.

Pentru ochiul liber acestea pare a fi o bucată din bluza ta, sau din tricoul tău, însă aceste materiale sunt foarte complexe şi sunt proiectate să se degradeze în interiorul corpului. Se dezintegrează câteva luni mai târziu. Acţionează numai ca un mijloc de ghidare al celulei. Aduc celulele in corp. Permit celulelor să regenereze un ţesut nou, şi odata ce ţesutul a fost regenerat schela dispare.

Asta i-am făcut acestei bucăţi de muşchi. Aici vă arătăm o bucată de muşchi şi cum am trecut prin textura ţesutului pentru a crea acest muşchi. Luăm celulele, le înmulţim, plasăm celulele pe structura-schelă, şi apoi mutăm schela înapoi în pacient. Dar înainte de a muta structura-schelă în pacient, o antrenăm. Vrem să ne asigurăm că pregătim acest muşchi ca să ştie ce să facă îndată ce îl punem în pacient. Asta e ceea ce vedeţi aici. Vedeţi acest bio-reactor de muşchi care antrenează efectiv muşchiul prin mişcări faţă-spate.

OK. Vedem aici structuri plate, muşchiul. Cum se petrec lucrurile la alte structuri ? Acesta este un vas de sânge pe care l-am confecţionat. Foarte asemănător cu ceea ce făcusem, dar un pic mai complex. Luăm o schelă, iar schela poate fi foarte bine ca o foaie de hârtie. Şi apoi formăm un tub din această schelă. Folosim aceeaşi strategie pentru a crea un vas de sânge. Un vas de sânge este alcătuit din două tipuri diferite de celule. luăm celule de muşchi, le lipim sau căptuşim exteriorul cu aceste celule ale muşchiului, operaţie care seamăna foarte mult, dacă vreţi, cu pregătirea blatului de tort.

Aşezăm aceste celule ale muşchiului pe exterior. În interior aşezăm celulele care căptuşesc vasul de sînge. Avem acum o structură-schelet complet pregătită. O s-o punem într-un dispozitiv cu rol de cuptor. Sunt aceleaşi condiţii ca şi în cazul corpului uman, 37 de grade Celsius 95% oxigen. Apoi o antrenăm, aşa cum aţi văzut pe caseta asta.

Aici, în dreapta, vedeţi o arteră carotidă care a fost astfel construită. E artera care pleacă de la gât la creier. Iar aici este o radiografie care vă înfăţişează invenţia, vasul de sînge în funcţiune. Structuri mai complexe cum sunt vasele de sânge, uretrele, pe care vi le-am prezentat sunt evident mai complicate pentru că avem de a face cu două tipuri diferite de celule. Însă ele acţionează mai mult drept canale. Permit fluidului sau aerului să le străbată la intervale regulate. Nu sunt însă nici pe departe atât de complexe ca organele goale. Organele goale au un grad de complexitate mult mai mare deoarece li se cere să acţioneze la comandă.

Vezica este, iată, un astfel de organ. Folosim aceeaşi strategie, luăm o bucată foarte mică din vezică, mai mică decât jumătate de timbru poştal. apoi destrămam acel ţesut în cele două tipuri individuale de celule care îl compun, muşchi şi aceste celule specializate ale vezicii. Producem aceste celule în cantităţi mari în afara corpului. E nevoie de vreo patru săptămâni ca să crească aceste celule din organ. Apoi luăm schela, căreia îi dăm forma unei vezici. Aşezăm în interior aceste celule de căptuşeală ale vezicii. Acoperim exteriorul cu aceste celule de muşchi. O punem la loc în acest dispozitiv cu rol de cuptor. După şase până la opt săptămâni de la momentul prelevării acestei bucăţi de ţesut organul poate fi mutat înapoi, în corpul pacientului.

Asta demonstrează că structura-schelă, materialul, e căptuşită pe ambele feţe cu celule. Când am făcut primul protocol pentru aceşti pacienţi am creat, în realitate, o structura-schelă pentru fiecare pacient. Apoi am adus pacienţii, cu şase până la opt săptămâni înainte de operaţia programată, am făcut radiografii, şi apoi am alcătuit o schelă exact de mărimea acelui pacient a cavităţii pelviene. Pentru cea de-a doua fază a protocoalelor am folosit mărimi diferite, mici, medii, mari şi foarte mari. (râsete) E real. Şi cred că oricine de aici ar vrea o mărime XL, am dreptate? (râsete)

Aşa, vezicile sunt categoric un pic mai complexe decât celelalte structuri. Există însă şi alte organe goale care au o complexitate sporită. Să luăm drept exemplu valva cardiacă pe care am proiectat-o. Aceeaşi strategie am urmat-o şi în felul în care am proiectat această valvă cardiacă. Luăm schela, o însămânţăm cu celule, şi puteţi vedea aici cum aripioarele valvei se deschid şi se închid. Le-am antrenat înainte de implant. Aceeaşi strategie.

Şi acum despre cele mai complexe organe care sunt cele solide. La organele solide complexitatea apare pentru că sunt folosite mult mai multe celule pe centimetru. Să luăm de pildă un organ solid cum e urechea. Acum îi plantăm cartilajul. Ăsta e dispozitivul cu rol de cuptor; odată ce suprafaţa este căptuşită se aşează aici. Apoi, peste câteva săptămâni, scoatem eşafodajul cartilajului.

Aici proiectăm nişte degete. Sunt aşezate pe straturi, câte un strat odată, mai întâi osul, apoi umplem cavităţile cu cartilaj. Apoi începem să aşezăm muşchiul deasupra. Astfel procedăm, strat peste strat, cu aceste structuri solide. Încă odată, e vorba de organe destul de complexe dar, de departe, cele mai complexe organe solide sunt cele vascularizate, puternic vascularizate, de o mulţime vase de sânge, organe cum sunt inima, ficatul, rinichii, e numai un exemplu – există mai multe strategii pentru crearea de organe solide.

Iată o altă strategie. Folosim un printer. Şi în loc să folosim cerneală folosim – tocmai aţi văzut cartuşul cu cerneală - folosim celule. Acesta este un printer tipic. El reproduce această inimă cu două camere, imprimând câte un strat odată. Vedeţi cum acolo apare inima. Procesul de tipărire durează cam 40 de minute, şi după patru până la şase ore vedeţi cum se contractă celulele muşchiului. (aplauze) Această tehnologie a fost concepută de Tao Ju, care a lucrat la institutul nostru. Fireşte, este încă un program experimental, nu se foloseşte la pacienţi.

O altă strategie pe care am urmat-o a fost folosirea organelor din care s-au scos celulele. Folosim organe de la donatori, organe care sunt înlăturate, şi la care folosim detergenţi foarte uşori pentru a elimina toate elementele celulelor din aceste organe. Iată, de exemplu, în diapozitivul din stânga, cel de sus, vedeţi un ficat. Prelevăm ficatul donatorului, folosim detergenţi foarte uşori, şi în acest fel scoatem toate celulele din ficat.

Peste două săptămâni putem chiar să ridicăm acest organ, îi percepem structura de ficat, îl simţim că e ficat, arată ca un ficat dar nu are celule. Tot ceea ce avem este scheletul ficatului, dacă pot să mă exprim astfel, alcătuit din colagen, un material care se găseşte în corpul nostru şi care nu este respins. Îl putem folosi de la un pacient la altul. Apoi luăm această structură vasculară şi putem dovedi că păstrăm resursa vasului de sânge.

Cum vedeţi, e vorba, de fapt, de o floroscopie. Acum injectăm substanţa de contrast în organ. Puteţi vedea cum începe. Injectăm substanţa de contrast în organ, în ficatul fără celule. Observaţi arborele vascular care rămâne intact. We then take the cells, the vascular cells, celulele vaselor de sânge, perfuzăm arborele vascular cu propriile celule ale pacientului. Perfuzăm învelişul ficatului cu propriile celule ale ficatului pacientului. Şi apoi reuşim să creăm ficaturi funcţionale. Acesta este lucrul pe care îl vedeţi. E încă în fază experimentală. Dar deja reuşim să reproducem funcţionalitatea structurii hepatice în mod experimental.

În ce priveşte rinichiul, aşa cum vă spuneam la prima imagine pe care v-am arătat-o, la primul diapozitiv pe care vi l-am arătat, 90% din pacienţii de pe lista de aşteptare pentru transplant aşteaptă un rinichi, 90%. Din acest motiv, o altă strategie pe care o folosim este crearea unor vafe pe care le depozităm una într-alta, ca un acordeon dacă vreţi. Deci punem aceste vafe una într-alta folosind celulele rinichiului. Şi apoi puteţi vedea aceşti rinichi miniaturali pe care i-am reprodus. Chiar produc urină. Şi, din nou, micile structuri, sarcina noastră este să le facem mai mari, la asta lucrăm chiar acum la institut. Unul din lucrurile pe care am vrut să vi le prezint este ce înseamnă strategia pe care o urmărim în medicina regenerării.

Dacă chiar e posibil ne-ar plăcea să folosim biomateriale inteligente pe care să le putem da jos de pe raft şi să ne regenerăm organele. În momentul de faţă suntem limitaţi de distanţe dar ţelul nostru în timp este să le mărim. Dacă nu putem folosi biomateriale inteligente atunci să putem folosi chiar propriile celule.

De ce? Pentru că ele nu vor fi respinse. Prelevăm celule, creem structura, o punem la loc în organism, ea nu va fi respinsă. Şi, dacă e posibil, cel mai bine ar fi să folosim celulele specifice fiecărui organ. Dacă aveţi o trahee bolnavă am prefera să prelevăm celule din traheea dvs. Dacă aveţi un pancreas bolnav am prefera să prelevăm celule din acel organ.

De ce? Fiindcă preferăm să prelevăm acele celule despre care ştim deja că sunt de tipul de care aveţi nevoie. O celulă de trahee e deja recunoscută ca celulă de trahee. Nu mai trebuie să o învăţăm să devină alt tip de celulă. Preferăm deci celule specifice organelor. Azi se pot obţine celule de la aproape fiecare organ din corpul nostru, cu excepţia unora la care încă avem nevoie de celule stem, cum ar fi inima, ficatul, nervii şi pancreasul. Pentru acelea încă e nevoie de celule stem. Dacă nu putem folosi celule stem din corpul pacientului atunci preferăm să folosim celule stem de la donator. Preferăm acele celule care nu vor fi respinse şi care nu vor crea formaţiuni tumorale.

De asemenea folosim pe scară largă celulele stem despre care am publicat articole acum doi ani, celule stem din lichidul amniotic şi din placentă, care au acele proprietăţi. De aceea aş vrea să vă împărtăşesc unele din provocările majore cărora trebuie să le facem faţă. Vedeţi, tocmai v-am înfăţişat această prezentare, totul pare perfect, totul funcţionează. De fapt nu e aşa, aceste tehnologii nu sunt deloc uşoare. Unele din realizările pe care le-aţi văzut azi au necesitat munca a peste 700 de cercetători din institutul nostru pe parcursul a 20 de ani.

Sunt, deci, tehnologii foarte dificile. Odată ce ai găsit formula corectă poţi să o reproduci. Dar durează foarte mult să ajungi acolo. Din cauza asta îmi place întotdeauna să prezint această caricatură. Cum să opreşti un poştalion. Vedeţi aici vizitiul, care porneşte, în desenul de sus, şi merge la punctele A, B, C, D, E, F. În cele din urmă opreşte poştalionul. Aceştia sunt oamenii de ştiinţă, la fund se află mai întotdeauna chirurgii. (râsete) Eu sunt chirurg aşa că nu mi se pare atât de amuzant. (râsete)

Însă metoda A reprezintă, de fapt, abordarea corectă. Iar ceea ce vreau să zic cu asta este că întotdeauna când am lansat o tehnologie la clinică, am căutat să fim absolut siguri că am utilizat-o mai întâi în laborator înainte de a folosi aceste procedee la pacienţi. Când folosim aceste tehnologii la pacienţi vrem să fim siguri că ne-am pus o întrebare foarte dificilă. Dacă suntem gata să implantăm asta la cel drag nouă, la propriul copil, la propriul membru al familiei şi numai apoi continuăm. Fiindcă, bineînţeles, obiectivul nostru principal este mai întâi acela de a nu face rău.

Am să vă arăt acum un filmuleţ extrem de scurt. este un clip de cinci secunde despre un pacient care a primit unul din organele proiectate. Am început implantarea unora din aceste structuri cu peste 14 ani în urmă. De aceea avem acum pacienţi care se mişcă în jur cu organe, organe proiectate artificial, de mai bine de 10 ani. Vă voi arăta un clip al unei tinere. Ea avea un defect de spina bifida, o anormalitate a cordului spinal. Ea nu prezenta o vezică normală. Ceea ce urmează e un fragment preluat de la CNN. Numai cinci secunde. E un fragment de care s-a ocupat Sanjay Gupta.

Video: Kaitlyn M: Sunt fericită. Mi-a fost frică întotdeauna că o să păţesc ceva, un accident sau ceva de felul acesta. Iar acum pot să merg şi să ies cu prietenii mei, să fac orice îmi doresc.

Anthony Atala: În ultimă instanţă promisiunea medicinei regenerative este o promisiune sinceră. Şi este una realmente foarte simplă, să-i însănătoşim pe pacienţii noştri. Vă mulţumesc pentru atenţie. (aplauze)