Ученые обещают в ближайшем будущем избавить человечество от дефицита донорских органов
Передо мной в чашке Петри лежит будущее, - первый живой орган, конструкт, напечатанный не природой, а на 3D-принтере. Это щитовидная железа мыши, которую я рассматриваю в микроскоп, имеет всего 2,5 миллиметра в длину и очень напоминает … бабочку. Ее создали в лаборатории биотехнологических исследований. Первого подопытного грызуна, которому она будет пересажена, уже начали готовить к операции в Российском онкологическом научном центре имени Н. Н. Блохина. Если в организме мышонка новый орган приживется, человечество очень быстро забудет, что такое дефицит донорских органов. Ну а пока мы поинтересовались у создателей технологии, как же эта чудо-печать будет происходить?
Представьте: отказала у кого-нибудь печень, - он приходит в больницу, у него берут собственные стволовые клетки, выращивают из них клетки печени (такая технология уже имеется), формируют из них сфероиды, заправляют ими шприцы биопринтера и распечатывают новую печень. Думаю, что при желании пациент сможет даже присутствовать при рождении своего будущего органа, по крайней мере будет потом более нежно к нему относиться.
Идею со сфероидами еще несколько лет назад предложил один из основоположников технологии 3D-биопринтинга Владимир Миронов.
Из чего что берется, как из невидимой простому глазу материи перед нами вдруг появляется целый орган, корреспонденту «МК» рассказал исполнительный директор Лаборатории биотехнологический исследований Юсеф Хесуани.
-Расскажите, из чего делаются сфероиды? Они ведь, как я поняла, являются основным строительным материалом для живого органа, который вы нам сегодня показали?
- Для того, чтобы создать щитовидную железу мыши, мы выделяем экспланты из щитовидной железы у эмбрионов мыши. Экспланты — это структурные единицы, - содержащие множество клеток. Из тысячи таких единиц потом и формируется собственно тканевой сфероид — шарик, который можно увидеть только под микроскопом. Из множества таких шариков - «пикселей» по 400 микрон каждый - будут потом состоять «чернила» нашего биопринтера.
- Что дальше?
- Принтер начинает печатать коллагеновую подложку (когда мы отдадим орган хирургу, ему же надо будет за что-то крепить конструкцию). Потом на эту подложку наносятся сфероиды и коллагеновые туннели, содержащие специальные клетки, благодаря которым они будут выполнять роль сосудов.
- Долго печатается орган?
- Долго проводится подготовительная работа, но сама печать длится около 40 минут.
- Какого размера получается сама железа?
- 2,5-3 миллиметра.
- Ее можно брать прямо из-под принтера и пересаживать?
- Мы ждем когда сфероиды сливаются в течение дня и на следующий день уже пересаживаем.
- У мыши перед пересадкой нового органа вы удаляете родную железу?
- Да, но не хирургическим путем, а химическим, - путем введения радиоактивного йода, после чего орган разрушается. В течение 4-х недель уровень гормона тироксина будет падать до предельного.
- Мышь не умрет?
- Без щитовидной железы возникает ряд нарушений, но существо может жить при этом достаточно долго. Но мы не будет дожидаться каких-то необратимых последствий, а пересадим мыши распечатанную на биопринтере железу. Если после этого уровень гормона тироксина начнет восстанавливаться, это будет означать, что органная конструкция заработала.
МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА
Комментарий микрохирурга, руководителя отделения опухолей головы и шеи Института онкологии им. Герцена Андрея Полякова.
- То, что мы видим сегодня, это результат 10-летней работы ученых. Биопринтинг должен стать новым направлением регенеративной медицины, направленной на восстановление утраченных тканей. Технология Владимира Миронова позволит восстанавливать органы из собственной ткани человека без использования чужеродного донорского материала. Если эксперимент закончится успехом, медики всего мира впервые получат возможность пересаживать органы онкобольным взамен удаленных. Пока этого не делается, потому что любая трансплантация чужеродного тела требует дополнительного подавления собственного иммунитета во избежание отторжения. В данном же случае мы надеемся, что отторжения не возникнет, и подавлять иммунитет пациента не понадобится.
Светочувствительная молекула «хлорин е6» (Ce6) – аналог хлорофилла, который выделяют из водорослей и используют для лечения некоторых форм рака. Однако команда Science for the Masses нашла ей другое применение, еще более эффектное.
Еще несколько лет назад было предположено, что инъекция Се6 в глаз способна повысить способности сетчатки видеть в темноте – и «биохакеры», как называют себя участники Science for the Masses нашли добровольца, согласившегося проверить технологию на себе.
Для начала глаза подопытного промыли, удалив загрязнения и микропылинки, и осторожно зафиксировали, не позволяя моргать, – чтобы раствор не смылся слезами. Затем с помощью микропипетки ему закапали в каждый глаз по три дозы (по 50 мкл) раствора, содержащего Се6, слегка надавливая на внешний уголок глаза, чтобы жидкость распределилась по поверхности. Страшноватый черный цвет быстро рассосался, однако глаза добровольца прикрыли черными контактными линзами, чтобы они не получали лишнего света. Затем их стали испытывать.
По данным экспериментаторов, час спустя подопытный смог в полной темноте различать формы объектов, расположенных в 10 м от него, и затем этот эффект лишь усиливался: дистанция, с которой он мог рассмотреть предметы (например, ладонь), достигла 50 м. «Испытуемый идентифицировал объекты со 100-процентной точностью, – сообщают Science for the Masses, – тогда как контрольная группа – только в 33% случаев».
Опыты были продолжены в ночном лесу: испытуемый и несколько человек контрольной группы должны были рассмотреть и с помощью лазерной указки показать, в каком направлении от них находятся остальные, – и снова ночное зрение показало себя замечательно.
Некоторое время, чтобы сберечь глаза, подопытный был вынужден носить солнцезащитные очки, однако к утру все последствия инъекции «рассосались». В течение 20 дней наблюдения никаких побочных эффектов не наблюдалось – однако интересно, чем это закончится в широком масштабе.
Магнитные наночастицы могут ненадолго повысить проницаемость гематоэнцефалического барьера и доставить молекулы лекарства в мозг.
«Барьер временно открывается в нужном месте примерно на 2 часа с небольшим повышением температуры из-за воздействии радиочастотного поля на наночастицы», — объясняет первый автор исследования Сейед Насролла Табатабаей (Seyed Nasrollah Tabatabaei) из Университета Монреаля, Монреаль Политекник, и Центра здоровья Университета Сент-Жюстин в Канаде (University of Montreal, Polytechnique Montréal, and Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine). Эксперимент на мышах показал, что такое проникновение не вызывает воспалительных процессов и рисков инфицирования мозга. Исследователи уверены, что и на людях технология сработает.
Ученые ранее разработали технологию манипуляции наночастицами в организме с помощью магнитных сил от МРТ-машин. В этом опыте наночастицы направляли радиочастотным полем, на попадание в которое они реагировали выделением тепла, создавая механическое напряжение на ГЭБ, делающее на какое-то время возможной диффузию лекарств в мозг.
Гематоэнцефалический барьер — своеобразный фильтр, защищающий нервную систему от попадания токсинов из общего кровотока и пропускающий только питательные вещества. Сейчас только около 2% лекарственных молекул могут проникнуть в мозг и оказать желанный терапевтический эффект. Поэтому для большинства заболеваний мозга единственный способ эффективного лечения — хирургическое вмешательство, но иногда и операция невозможна.
Методика, как пишут исследователи, уникальна во многих отношениях, поскольку она позволяет пропустить лекарство в строго определенном месте и при этом не слишком сильно повысить проницаемость барьера. Технические трудности для применения метода в клинике все еще остаются, но ученые уверены, что их удастся преодолеть.
Новая процедура позволила «перезапустить» остановившееся сердце через пять минут после смерти человека
Хирурги из британского Кембриджшира впервые в Европе провели операцию по пересадке сердца, переставшего биться. Медикам удалось «перезапустить» орган умершего донора.
Как сообщает BBC, за последний год в Великобритании была проведена 171 трансплантация сердца. Однако спрос превышает предложение, и многие пациенты годами ждут операции, не всегда дожидаясь ее.
Новая процедура позволила «перезапустить» остановившееся сердце через пять минут после смерти человека. «Мы убедились, что сердце успешно работало 50 минут, мониторинг показал, что оно находится в хорошем состоянии», – пояснил ведущий трансплантолог Стивен Лардж. Затем сердце перевезли к месту операции, где оно еще три часа ждало пересадки, находясь под пристальным наблюдением врачей.
Орган был пересажен 60-летнему жителю Лондона Хусейну Улюкану, у которого в 2008 году случился сердечный приступ. «Перед операцией я еле ходил и быстро выдыхался. Сейчас я чувствую себя сильнее с каждым днем», – отметил пациент.
Первую операцию по пересадке переставшего биться сердца по технологии heart-in-a-box провели в прошлом году австралийские медики.
Это позволяет собирать из них сложных, крайне подвижных и многофункциональных нано-роботов, способных самособираться после прибытия к месту работы в виде "супа" из ДНК-частиц, а затем разбираться на части, когда в них нет необходимости.
МОСКВА, 26 мар — РИА Новости. Международный коллектив ученых создал методику, которая позволяет создавать нано-машины из коротких молекул ДНК, способных самостоятельно пересобираться и менять свою структуру, что позволит инженерам собирать сложных и многофункциональных роботов из уже готовых деталей, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Сегодня в большинстве опытов с наномашинами на базе ДНК используется особый класс методов их сборки, которые в научном сообществе известны под собирательным названием "ДНК-оригами". В этой методике основой для любых деталей биомашин служит длинная одинарная цепочка ДНК, которая сплетается в нужный трехмерный предмет при помощи коротких "шпилек" из нескольких нуклеотидов — кирпичиков ДНК.
Как отмечает Хендрик Дитц (Hendrik Dietz) из Технического университета Мюнхена (Германия), подобные наноконструкции весьма ограничены в своем применении и их форму и функцию можно задать лишь один раз при первоначальной сборке.
Проблема, по его словам, заключается в самой технологии сборки — для соединения деталей "оригами" и сплетения одиночной цепочки ДНК используются прочные химические связи между самими нуклеотидами, которые крайне сложно разорвать. Дитц и его коллеги нашли решение этой проблеме, используя те же принципы, которые живые клетки используют при сборке и работе сложных белковых молекул и при транспортировке нуклеотидов к месту сборки цепочек ДНК.
Они начали использовать в качестве базовых элементов не нуклеотиды или "шпильки" из них, а готовые блоки, своеобразные "кубики лего" из молекул ДНК. Подобные блоки могут соединяться с другими "кубиками" при определенных условиях и формировать произвольные трехмерные структуры, а затем распадаться на части при изменении температуры, химического состава среды или других параметров.
Как и в случае с настоящими "кубиками лего", эти строительные блоки можно запрограммировать так, что их можно будет собрать только определенным образом. Это позволяет собирать из них сложных, крайне подвижных и многофункциональных нано-роботов, способных самособираться после прибытия к месту работы в виде "супа" из ДНК-частиц, а затем разбираться на части, когда в них нет необходимости.
Для демонстрации работоспособности этой технологии Дитц и его коллеги собрали несколько "трансформеров", способных работать в качестве двигателей, рук-манипуляторов и других инструментов. Их работой можно управлять, меняя концентрацию ионов в растворе, что заставляет их или включаться, или выключаться. В свою очередь, повышение температуры заставляет таких "трансформеров" менять форму и пересобираться, одновременно служа источником энергий для таких преобразований.
Однако главным плюсом этой технологии является ее простота для инженеров — подобных роботов можно собирать, по словам Дитца, прямо на компьютере, используя специальный язык программирования, подобный машинному языку процессора. Как надеются ученые, эта гибкость и удобство помогут вывести технологию ДНК-роботов на практический уровень.
Авторы: Antoine Roux, Chunlian Zhang, Jonathan Paw, José Zavala-Solorio, Twaritha Vijay, Ganesh Kolumam, Cynthia Kenyon, Jacob C. Kimmel
Аннотация
Сообщалось, что временная индукция...
Авторы: Александр Трапп, Чаба Керепеси, Вадим Николаевич Гладышев
Аннотация
Метилирование ДНК определенного набора динуклеотидов CpG стало критическим и точным биомаркером процесса старения. Многовариантные модели машинного обучения, известные как...
Краткое содержание
Старение - это постепенное снижение физической формы организма, которое со временем приводит к дисфункции тканей и заболеваниям. На клеточном...
Новые результаты
Старение часто воспринимается как дегенеративный процесс, вызванный случайным накоплением клеточных повреждений с течением времени. Несмотря на это, возраст можно...
Гемопоэтические стволовые клетки (HSC) с возрастом обнаруживают функциональные изменения, такие как снижение регенеративной способности и миелоидно-зависимая дифференцировка. Ниша HSC, которая...
Наше недавнее исследование установило, что факторы молодой крови не являются причиной и не являются необходимостью для системного омоложения тканей млекопитающих...
Аннотация
Гетерохронный обмен крови омолаживает старые ткани, и большинство исследований о том, как это работает, фокусируется на молодой плазме, ее фракциях...
Аннотация
Известно, что молодая плазма крови оказывает благотворное влияние на различные органы у мышей. Однако не было известно, омолаживает ли молодая...
Если вы избегаете громких заявлений и в течении длительного времени соблюдаете дисциплину недосказывания посреди яркого неонового мира, то возможно вы...
Краткое содержание
Коронавирус (HCoV-19) вызвал новую вспышку коронавирусной болезни (COVID-19) в Ухане, Китай. Профилактика и реверсия...
Читать далее
Основные моменты
Смертность от возрастных заболеваний U-образная с надиром ниже репродуктивного возраста
Количественные биомаркеры старения постоянно меняются на протяжении всей жизни
Бремя мутаций...
Клеточное старение - это состояние клетки, вовлеченное в различные физиологические процессы и широкий спектр возрастных заболеваний. В последнее время быстро растет...
Лекторий МГУ: Вадим Николаевич Гладышев, 28 мая 2019 г. 17.00Тема лектория: «Суть старения и путь к долголетию».
Профессор Факультета биоинженерии и...
Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми...
Возможно, в будущем люди смогут восстанавливать потерянные конечности — на это, во всяком случае, намекают медицинские эксперименты. Ученым уже известно...
Небольшая группа израильских учёных считает, что они нашли первое универсальное лечение против рака.
«Мы считаем, что через год мы предложим универсальное...
Самое первое человеческое испытание сенолитических лекарств, было объявлено ещё в июне, и большая часть мира практически не обратила внимания на него...
Данная статья собрана из нескольких моих ранних заметок о влиянии внеклеточного матрикса на процесс старения. Текст статьи будет обновляться — я планирую...
2018-й принес обнадеживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика — препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого...
Китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил о рождении первых в мире детей из генетически отредактированных эмбрионов. По словам ученого, родились близняшки, у которых он попытался создать устойчивость к заражению...
Исследователи и ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе со своими китайскими коллегами из компании United Imaging Healthcare (UIH) создали аппарат...
Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках...
В дальнейшем ученый намерен распространить исследования на людей.
Генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч из Гарварда основал стартап Rejuvenate Bio...
Остановись, старенье!
Ведущие ученые из 17 стран приехали в Россию, чтобы решить проблему старения. Именно теперь, по их мнению, накоплен критический...
Восстановление сердечной мышцы после месяца терапии внеклеточными везикулами. Иммунные метки: агглютинин (красный), тропонин (зеленый) и DAPI (голубой)
Исследователи Колумбийского университета, работающие...
Старение сопровождается развитием метаболических нарушений и дряхлением. Недавние исследования продемонстрировали, что снижение уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) – ключевой фактор замедления обменных процессов, связанного...
Время напрямую людей не убивает, старение – это биологический процесс. Есть группа заболеваний, которые называют возраст-ассоциированными, или старческими. Основным фактором риска...
Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в...
Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif...
Самое распространенное среди мужчин онкологическое заболевание, рак простаты, которым страдает примерно четверть пациентов урологических стационаров, до недавнего времени лечили хирургически — удаляли...
Врачам из больницы Джона Хопкинса (штат Мэриленд) удалось провести успешную комплексную трансплантацию пениса и мошонки. Операция длилась 14 часов, в...
Результаты, полученные исследователями университета Колорадо в Боулдере, работающими под руководством профессора Дага Силса (Doug Seals), еще раз подтвердили, что применение...
Американские исследователи провели проверку имплантата-электростимулятора, призванного усилить память. В среднем способность к запоминанию слов удалось улучшить на 15%.
Если технология пройдет...
Лечение стволовыми клетками находит все большее применение в медицинской практике. Так, например, группа китайских ученых из Университета Тунцзи не так...
В 2012 году благодаря ученым нашего университета была осуществлена первая в России успешная операция по имплантации «искусственного сердца» человеку. К...
Исследователи лондонского университета королевы Марии, работающие под руководством доктора Леонардо Гуасти (Leonardo Guasti), использовали репрограммированные клетки для создания первого прототипа...
На основе данной статьи будет определяться разработчик искусственного интеллекта для данной системы управления возрастом.
×
ВАШ ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В БОРЬБУ СО СТАРЕНИЕМ
Скооперируйтесь с тысячами других участников и создайте любой проект в области антистарения, проведите научные исспедования
Площадка для создания и финансирования проектов. Официальная страница сайта Сверхчеловечество.рф для сбора средств на ускорение прогресса в области омоложения:
