donmigel_62: (кот - учёный)

Художник вживил себе в голову чип (видео)

Электронный глаз трансформирует цвета в звуки, позволяя воспринимать изображения, даже не глядя на них. Художник, страдающий ахроматопсией, уговорил хирургов вживить себе в череп чип, который позволяет с помощью вибраций «слышать» окружающий мир.  

Художник Нил Харбиссон

Нил Харбиссон, страдающий цветовой слепотой, утверждает, что научился «слышать» цвета с помощью камеры. Эта камера посылает сигналы в чип, который вживили ему в череп, а тот, в свою очередь, преобразует картинки в звуковые вибрации.





Ахроматопсия − генетический дефект, приводящий к отсутствию цветного зрения у человека. Если обычные люди являются трихроматами, т. е. у них три колбочковых механизма, то дихроматы лишены одного из механизмов и воспринимают мир в черно-белом диапазоне.


31-летний художник, который видит мир исключительно в черно-белом диапазоне, уже около десяти лет носит на голове «электронный глаз», который улавливает световые частоты и трансформирует их в звуки.

Теперь же ему удалось убедить хирургов вживить чип себе в череп, чтобы через вибрации костей получать более точную цветовую информацию.

Антенна, которую Харбиссон носит на голове, имеет на одном конце камеру, а на другом − аудиовход на чипе, который теперь имплантирован прямо в его череп.

Разъем WiFi на том же чипе позволяет ему «слышать» картинки, посылаемые с мобильного телефона, даже не глядя на них. Это значит, что он − первый человек, способный воспринимать изображение, даже не глядя на него.

Художник утверждает, что каждый оттенок соответствует своему уникальному звуку. Таким образом, различные картины, пейзажи и даже лица обладают своими уникальными нотами.

donmigel_62: (кот - учёный)

«Умные» машины печатают искусственные органы, снабжённые кровеносными сосудами



Разборка людей на «запасные органы» — сюжет весьма популярный в коммерческой мифологии. Сначала он присутствовал в «твёрдой» научной фантастике вроде книг Ларри Нивена («Known Space») и Зиновия Юрьева («Люди и слепки»). Потом, когда трансплантология все больше проникала из фантастики в жизнь, этот сюжет «снижался», сползая сначала до уровня «городских легенд» и полицейских сериалов низшего пошиба. Но вот теперь технология, похоже, отодвинет его на окраину фольклора, к байкам «о корчме людоедов»: искусственные органы для пересадки стало возможным не изымать у живых или мёртвых, а печатать!

Люди - заготовки запасных органов из фильма «Остров».

Люди — заготовки запасных органов из фильма «Остров».

Помогает в этом деле ещё один из популярных артефактов коммерческой мифологии — «исчезающие» чернила, без которых не обходится ни один авантюрный роман. Те самые, которые используются мошенниками для обмана добропорядочных граждан. (Впрочем, Мастер-Банк без всяких симпатических чернил ухитрился, собрав с четырёх десятков ВИП-клиентов почти миллиард рублей, провести его «мимо кассы»…) Но технология инвариантна к добру и злу. Моральный выбор делает человек. И группа исследователей из Гарвардского университета применила «исчезающие» чернила для благородной цели.


Она занимается созданием полноценных «запасных частей» для человека, искусственных органов. Причём органов, куда лучше подходящих для этой цели. Много лучше, чем природные! Дело в том, что геном человека не является «единственным документом», по которому мы производимся. Жизнь каждого человека в процессе формирования развития его тела непрерывно получает «карточки разрешения», разрешения на отклонения. По-разному формируются кости, сосуды, нервы…

Даже генетический клон может оказаться «устроенным» совсем по другому, нежели человек изначальный, служивший ему образцом. Ну а трансплантология поэтому-то так и ограничена в своих возможностях, несмотря на запредельную сложность и дороговизну. Дело в том, что все те биологические процессы, которые и являются жизнью, протекают в типичной «большой системе», претерпевающей массу воздействий и реагирующей на каждое на них непредсказуемым образом. Конечно, петли регулирования отклонения вводят в некоторые нормы, но только в некоторые!

А вот такая вещь, как печать «запасного» органа из клеточного материала, стала возможной благодаря развитию технологий 3D-печати, о чем «Компьютерра» не раз писала. Но, хотя существуют успешные примеры применения в лечении пациентов искусственных трахей, объемно напечатанных из клеточного материала (тестирование, кстати, проходило и в России), возможности изначально существующей технологии были ограничены. Она не могла производить достаточно толстые и объёмные искусственные органы.

Почему? Да потому что клеткам нужна подача энергии и строительных материалов, с отводом отработанного сырья. Того, что обеспечивается кровеносной системой, которой в искусственных органах «первого поколения» и не было: принтеры формировали из клеточного материала массу разных форм и размеров, но однородную. Из одних и тех же клеток — пригодную, скажем, для искусственной кожи. Но вот теперь ситуация радикально изменилась к лучшему.

Вместо мрачных «сумасшедших учёных», бросающих вызов Природе, с Эволюцией бойко спорит компания ухмыляющейся молодёжи.

Вместо мрачных «сумасшедших учёных», бросающих вызов Природе, с Эволюцией бойко спорит компания ухмыляющейся молодёжи.

Исследовательская группа из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, возглавляемая профессором Дженнифер Льюис (Jennifer A. Lewis), сумела, используя выполненный по специальному заказу объёмный принтер с четырьмя печатными головками, произвести васкуляризированную живую ткань, в которой клетки перемежаются кровеносными сосудами. Об этом рассказано в статье «3D Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell-Laden Tissue Constructs».

Исследователям из Lewis Lab удалось решить эту проблему благодаря использованию нескольких видов чернил. Первыми чернилами выступало желатинообразное вещество, исполняющее роль внеклеточной матрицы — ту роль, которую в живом организме исполняет смесь белков и прочей биохимии, окружающей клетки. Двое других чернил состояли из желатина, исполняющего роль строительного раствора, и «кирпичиков» двух родов, которыми были мышиные клетки и клетки человеческой кожи.

Пока результаты биопечати скромны.

Пока результаты биопечати скромны.

Ну а главная хитрость состояла в использовании ещё одного сорта чернил. Им выступил материал с парадоксальными свойствами — желеобразный при комнатной температуре, при которой и производилась печать, и разжижающийся при температурах низких. И вот этим-то материалом и заполнялись полости будущих кровеносных сосудов. А дальше, когда искусственный орган сформирован, он охлаждается и помещается в вакуум — благодаря чему разжижившийся материал вытекает, формируя полости, по которым предстоит циркулировать крови.

Процедура поразительно знакомая для любого инженера: натуральное литье по выплавляемым моделям, только наоборот. Тут модель не выплавляется, а, наоборот, выхолаживается, переводясь в жидкую фазу. (Поклонники теории решения изобретательских задач Генриха Сауловича Альтшуллера легко смогут идентифицировать применённые в данном случае приёмы ТРИЗ.) Но главный принцип, применённый для формирования мелких структур, — тот же самый…

Правда, технологические ограничения имеют место и здесь. Пока удалось сформировать кровеносные сосуды диаметром около 75 микрометров. Изготовление капилляров сегодня невозможно. Гарвардские исследователи надеются, что в искусственном органе, в котором сформированы крупные и средние кровеносные сосуды, капилляры начнут прорастать сами собой, в процессе функционирования организма. Ну, примерно как алхимики надеялись на самозарождение гомункулусов. Правда, развитие кровеносных сосудов неизбежно сопровождает работу живой материи.

То есть «объёмно-печатная хирургия», по словам Льюис, должна предшествовать запуску биологических процессов, которые и доработают искусственный орган окончательно. У инженера возникает неистребимое желание сравнить это с обкаткой мотора, неизбежной для тех, кто приобретал мотоцикл индустриальной эпохи… Иными словами, до той власти над живой материей, которую обретали Франкенштейн и Россум из повести Мэри Шелли и пьесы Карела Чапека, пока что далеко.

Но ведь мы имеем дело с весьма низкобюджетными исследованиями (несравнимыми по затратам с ракетно-ядерными), проводимыми на высокостандартизированном оборудовании. Четвёртая головка у объёмного принтера — это именно кастомизация, присущая Индустриализации 2.0, небольшие доработки, опирающиеся на пирамиду технологий. И побочный продукт информационных технологий готов внести кардинальные изменения в здравоохранение!

Михаил Ваннах

donmigel_62: (кот - учёный)

Важный шаг на пути к печати живых тканей


Новый метод биопринтинга, разработанный учеными Института биологической инженерии Висса (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) Гарвардского университета (Harvard University) и Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (Harvard School of Engineering and Applied Sciences), позволяет создавать сложные трехмерные тканевые конструкции из нескольких типов клеток с мельчайшими кровеносными сосудами.

Эта работа представляет собой важный шаг к давней цели тканевых инженеров – созданию конструкций из человеческих тканей, достаточно реалистичных, чтобы проверять на них безопасность и эффективность лекарственных препаратов.


Кроме того, разработка этого метода – первый, но важный шаг к созданию полнофункциональных структур, которые хирурги смогут использовать для замены или восстановления поврежденных или больных тканей. С помощью системы компьютеризированного проектирования, основываясь на данных компьютерной томографии, такие трехмерные структуры можно будет создавать простым нажатием кнопки 3D-принтера.

«Это фундаментальный шаг к созданию трехмерных живых тканей», – говорит руководитель исследования Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis), PhD. Вместе с ведущим автором Дэвидом Колески (David Kolesky) ее группа опубликовала свои результаты в журнале Advanced Materials.


1_352.jpg

В новом методе 3D печати, разработанном Дженнифер Льюис и ее группой, используются несколько печатающих головок и специальные чернила. (Фото: Wyss Institute and Harvard School of Engineering and Applied Sciences)

Тканевые инженеры уже многие годы пытаются создать васкуляризированные человеческие ткани, достаточно надежные, чтобы служить заменой поврежденным тканям живого организма. Человеческие ткани печатались и раньше, но их образцы имеют толщину не более трети десятицентовой монетки. В конструкциях большей толщины находящиеся в глубине ткани клетки страдают от недостатка питательных веществ и кислорода и лишены возможности удалять оксид углерода и другие токсичные продукты метаболизма. Они задыхаются и умирают.

Природа решает эту проблему, обеспечивая ткани сетью мельчайших тонкостенных кровеносных сосудов, питающих клетки и удаляющих отходы, и Колески и Льюис решили имитировать это ее важнейшее изобретение.

3D-печать прекрасно справляется с созданием тонко детализированных трехмерных структур, как правило, из инертных материалов, таких как пластмассы или металлы. Доктор Льюис и ее группа – пионеры в разработке широкого спектра новых чернил, затвердевающих в материалы с полезными электрическими и механическими свойствами. Такие чернила позволяют 3D-печати перейти от воспроизведения формы к воспроизведению присущей этой форме функции.

2_206.jpg

В человеческом организме сеть мелких кровеносных сосудов питает ткань и удаляет отходы. Дженнифер Льюис и ее коллеги разработали метод печати 3D тканевых конструкций, позволяющий создать единую структуру из нескольких типов клеток, «склеенных» в ткань
внеклеточным матриксом, со встроенной в нее сосудистой сетью. (Фото: Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University)

Чтобы напечатать трехмерные тканевые конструкции с заданной структурой, исследователям были нужны функциональные чернила с полезными биологическими свойствами, и они разработали несколько биочернил, содержащих ключевые ингредиенты живых тканей. Одни чернила содержали внеклеточный матрикс – биологический материал, связывающий клетки в ткань. Вторые чернила содержали как внеклеточный матрикс, так и живые клетки. Чтобы создать кровеносные сосуды, исследователи разработали третьи чернила с необычным свойством: они плавятся при охлаждении, а не при нагревании. Напечатав сеть из нитей, расплавив их путем охлаждения материала и удалив образовавшуюся жидкость, они получили сеть полых трубок, имитирующих сосуды.

Чтобы оценить возможности и универсальность своего метода, ученые напечатали трехмерные тканевые конструкции с различной архитектурой. Кульминацией была конструкция со сложной структурой, содержащая кровеносные сосуды и три различных типа клеток. По сложности такая структура приближается к солидным тканям высших организмов.

Более того, введенные в сосудистую сеть человеческие эндотелиальные клетки образовали выстилку кровеносных сосудов. То, чего добились Льюис и ее коллеги – возможности поддерживать жизнь и рост клеток в такой тканевой конструкции, – важный шаг к печати человеческих тканей.



«В идеале, мы хотим, чтобы максимум работы делала сама биология», – комментирует доктор Льюис.




В настоящее время Льюис и ее группа занимаются созданием функциональных 3D тканей, пригодных для скрининга лекарственных препаратов, но, работая с печатными тканевыми конструкциями, ученые уже сейчас могут пролить свет на фундаментальные процессы, протекающие в живых тканях со сложной архитектурой, – на заживление ран, рост кровеносных сосудов, развитие опухолей, взаимодействие стволовых клеток с их нишами.



«Тканевые инженеры давно ждут появления такого метода», – говорит Дон Ингбер (Don Ingber), MD, директор-основатель Института Висса. «Возможность формировать функциональные сосудистые сети в 3D-тканях до их имплантации не только позволяет создавать ткани большей толщины, но и открывает перспективу хирургического подключения этих сетей к естественной васкулатуре, что, обеспечивая немедленную перфузию имплантированной ткани, значительно повысит ее приживление и выживаемость».


Оригинальная статья

3D Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell-Laden Tissue Constructs
http://wyss.harvard.edu/…ving-tissues






donmigel_62: (кот - учёный)

Впервые выращены человеческие легкие


Группа ученых Техасского университета (University of Texas) впервые успешно вырастила в лаборатории человеческие легкие. Проект ведет доктор Хоакин Кортиэлла (Joaquin Cortiella), и на прошлой неделе доктор Джоан Николс (Joan Nichols) сообщила об этом прорыве представителям прессы, описав процедуру и достигнутые результаты.



Выращивание органов в лаборатории стало реальностью. За последние несколько лет ученые очень многое узнали о стволовых клетках и процессе их созревания и трансформации в специализированные клетки, составляющие органы и ткани. Например, были успешно выращены и имплантировали в организм пациентов трахеи, а прошлой весной группа исследователей из Массачусетской общей больницы (Massachusetts General Hospital) в Бостоне успешно имплантировала крысам выращенные в лаборатории почки. На этот раз ученые сосредоточились на выращивании одного из самых сложных органов человеческого организма – легких.


Ученые взяли легкие двух детей, погибших в автомобильной катастрофе. Из первых легких были удалены все клетки – от них остался только каркас из эластина и коллагена. В этот каркас были помещены здоровые клетки, взятые из вторых легких. В течение четырех недель каркас с клетками находился в стеклянном резервуаре с питательным раствором. За это время клетки заполнили весь каркас, образовав в результате новые легкие. Чтобы убедиться, что эта технология действительно работает, ученые повторили всю процедуру с другим набором легких и получили тот же результат.

1_351.jpg
(Фото: UTMB)

Исследователи не знают, насколько хорошо вновь выращенные легкие могли бы функционировать, если имплантировать их в организм человека, и функционировали ли бы они вообще, но уверены, что выращивание легких в лаборатории – это правильный путь. В конечном итоге этот метод будет использоваться для замены пораженных легких в клинической медицине, спасая жизнь тысячам людей, ежегодно умирающих в ожидании трансплантата.

Доктор Николс смотрит на эту работу с осторожным оптимизмом, считая, что ученые сделали реальностью то, что было известно только из научной фантастики. С другой стороны, отмечает она, впереди огромный объем работы, и трансплантация выращенных в лаборатории легких пациентам вряд ли начнется ранее, чем через десять лет.

Чтобы выяснить, насколько хорошо функционируют выращенные таким способом легкие, ученые планируют повторить свой эксперимент на легких свиней, а затем имплантировать новый орган в организм животного.
http://medicalxpress.com/…ung-lab.html
donmigel_62: (кот - учёный)

Эксперты о трансплантации матки


В середине января агентство Associated Press сообщило о том, что в ходе операций, проведенных группой медиков из Гетеборгского университета, девяти женщинам из Швеции удалось пересадить матки.

Все больше женщин без маток – от рождения или в результате удаления – идут на многое, чтобы получить новые.

В середине января агентство Associated Press сообщило о том, что в ходе операций, проведенных группой медиков из Гетеборгского университета, девяти женщинам из Швеции удалось пересадить матки. Это была уже третья группа исследователей, предпринявшая попытку трансплантации матки с конечной целью обеспечить успешную и доношенную беременность.

Коллективы из многих стран мира начали гонку за достижение именно такого конечного результата, несмотря на скептическое отношение к такой работе и сомнения этического характера.


Отобранные для участия в экспериментальном проекте женщины были детородного возраста (в основном чуть больше 30 лет), и ни у одной не было матки. Однако матки им были пересажены только временно. Идея состоит в том, что женщины забеременеют, родят одного или двоих детей, а после этого матки у них будут удалены. Дело в том, что после операции они вынуждены принимать препараты против отторжения, а они подавляют иммунную систему, из-за чего женщины становятся более уязвимыми для инфекций и болезней. Об этом рассказал руководитель шведского медицинского коллектива Матс Бреннстрём (Mats Brännström). Эти препараты все же проникают в зародыш в «ничтожных» количествах и могут повлиять на развитие плода, сказала гинеколог Дорис Рамирес Несетти (Doris Ramirez Nessetti) из медицинского центра AllCare, что во Флориде.

Оказалось, что один из самых распространенных иммунодепрессантов – циклоспорин — негативно влияет на зародыши у животных, что выяснилось в ходе опытов. Однако никаких исследований в контролируемых условиях для проверки этого воздействия на человека не проводилось, сообщила Несетти.

В ходе операций в Швеции матки брали у живых доноров, в основном у матерей пациенток и у их ближайших родственниц. Делалось это для того, чтобы снизить риск отторжения пересаженного органа иммунной системой. Никаких возрастных ограничений для доноров не было; просто у них должны были быть здоровые матки. Хирург удаляет матку, перевязывает фаллопиевы трубы и оставшиеся кровеносные сосуды, а затем накладывает швы.

Операция по пересадке намного труднее в силу своей сложности.



«Это операция нового типа, — сказал Бреннстрём. – Орган должен не только выжить и заработать, но и существенно расширяться во время беременности. Кроме того, к нему есть много других требований».


Матка имеет множество маленьких кровеносных сосудов, а размещать ее надо в очень трудном и «недоступном» месте организма, добавил Бреннстрём.

У некоторых женщин после пересадки матки многое происходит впервые. У женщин, родившихся без матки, впервые возникают менструальные циклы. Все женщины испытывают гормональные колебания, которые регулируют менструальные циклы с момента полового созревания. Но у женщин без матки не было никаких менструальных циклов, чтобы их регулировать. В отличие от обычного цикла, яичники во время этих периодов не выделяют в матку неоплодотворенные яйцеклетки, потому что фаллопиевы трубы не подсоединены.

Вместо этого оплодотворенную яйцеклетку необходимо ввести в матку, чтобы женщина забеременела.

Врачи считают операцию по трансплантации успешной, если орган в теле реципиента работает должным образом. Но для пересаженной матки определение успеха носит более узкий и конкретный характер: матка не только должна работать, но и женщина должна рожать здоровых детей. А это значит, что степень успеха своей работы команда шведских врачей узнает лишь через два-три года. Поскольку шансы на успех в этом деле невелики, все предыдущие попытки пересадки матки потерпели неудачу. В 2000 году такую операцию сделали женщине из Саудовской Аравии, но несколько лет спустя ее пришлось удалить из-за осложнений с кровообращением.

В 2011 году забеременела женщина из Турции, получившая матку от скончавшегося донора; однако после восьми недель беременности у нее случился выкидыш.

Однако некоторых специалистов больше беспокоят нравственные аспекты этой операции по пересадке матки на данном этапе. По мнению некоторых из них, на животных было проведено недостаточно экспериментов и они родили недостаточно детенышей, чтобы переходить к операциям на человеке. Дорис Рамирес Несетти проводит аналогичные пересадки овцам.



«Не существует стандарта по количеству операций на животных, после которых можно переходить к операциям на человеке», — говорит она. Однако Несетти считает, что Бреннстрём со своим коллективом поторопился с экспериментами над людьми.


После многочисленных опытов на овцах она с коллегами планирует перейти к операциям по пересадке на обезьянах, которые по своему биологическому строению больше похожи на людей, и уже потом начать пересадку матки человеку.

Специалист по этике биологических исследований профессор Артур Каплан (Arthur Caplan) из Нью-Йоркского университета согласен с тем, что необходимо больше исследований на животных, прежде чем начинать такие операции в США. Однако в большей степени его беспокоит другое.

По его мнению, состязание между командами исследователей, кто первый произведет на свет здорового ребенка, может негативно отразиться на стоящих за этим научных аспектах.



«Такая гонка…создает этическую проблему, потому что здесь речь идет о репродукции, и прежде всего надо думать о безопасности», — сказал Каплан.


Кроме того, по словам профессора, за попытками и результатами операций по пересадке матки недостаточно международного научного контроля, об это не пишут регулярно в научной литературе, а поэтому исследователям сложно опираться на опыт друг друга.

Бреннстрём с командой пока не опубликовал работу о своих исследованиях, хотя они планируют это сделать в ближайшем будущем.



«Сообщать о клинических новшествах через средства массовой информации, а не через профессиональные научные журналы и не на профессиональных конференциях с участием специалистов — это очень тревожная тенденция и неверный способ реализации медицинских инноваций, особенно когда речь идет о столь рискованном и неоднозначном вопросе как пересадка матки», — написал Каплан в ноябре 2012 года в журнале Fertility and Sterility.


Поскольку исследований и экспериментов проведено недостаточно, гинекологи не будут знать, как решать огромное множество вопросов, которые могут возникнуть во время беременности при нормальных условиях, говорит Джен Гюнтер (Jen Gunter) из клиники акушерства и гинекологии, находящейся в Сан-Франциско. Ее беспокоят осложнения, которые могут быть самыми разными – и эффект мягкого отторжения органом зародыша, и то, что может произойти с эмбрионом, поскольку во всех случаях возникает угроза жизни матери и ребенка.



«Я полагаю, что пока многие вопросы остаются без ответа, и это меня беспокоит», — говорит она.



«Вопрос в том, какие риски для зародыша и для матери являются допустимыми, чтобы продолжать беременность, — говорит Каплан. — Коэффициент риска здесь очень велик».


Но в таком случае почему просто не использовать суррогатных матерей, которые и выносят, и родят для другой женщины ребенка? В Европе и на Ближнем Востоке (а также в некоторых штатах США) суррогатное материнство является незаконным, что меняет всю картину.



«Неслучайно то, что первые попытки пересадки матки были осуществлены в мусульманских странах, — говорит Бреннстрём.- Женщине очень важно стать матерью, а поэтому исламские условности не допускают суррогатное материнство и усыновление».


Даже там, где суррогатное материнство является законным, объясняет Каплан, женщина может просто не захотеть иметь дело с суррогатной матерью и со всеми неопределенностями, что вытекают из этого. Здесь и правовые вопросы, и осложнения при родах, и здоровье зародыша во время беременности. «Есть также люди, выступающие за более естественную репродукцию», — говорит он.

Кроме того, немаловажен и вопрос о цене. Поскольку операцию по пересадке матки широкой публике пока не предлагают (и вряд ли скоро предложат), неизвестно, будет ли на нее распространяться страховка. Но поскольку это операция добровольная, а страховка в настоящее время не распространяется на другие виды оплодотворения типа, страховые компании вряд ли согласятся платить за пересадку матки. С другой стороны, суррогатное материнство может оказаться дорогим удовольствием в зависимости от его типа.

Если суррогатной матерью является не член семьи, то цена вынашивания может составить от 10000 до 30000 долларов, не считая визитов к врачам и витаминов.

В итоге решающим фактором в вопросе о трансплантации могут стать не поддающиеся контролю глубинные эмоции, связанные с особым этапом материнства, когда ребенок растет в теле матери, которая вынашивает и питает его, а потом рождает на свет. Рамирес Несетти рассказывает своим пациенткам о суррогатном материнстве, однако при этом отмечает:



«Они не испытывают этого чувства, когда ты мама, когда ты чувствуешь свою беременность, ощущаешь, как внутри тебя бьет ножками ребенок. А это мощная связь».


Александра Оссола (Alexandra Ossola).

donmigel_62: (кот - учёный)

Для новых стволовых клеток больше не нужны клетки животных или людей

Исследование, опубликованное 6 февраля в журнале Applied Materials & Interfaces, представляет новый метод выращивания эмбриональных стволовых клеток человека, для которых не требуются клетки людей или животных. Обычно стволовые клетки создаются с помощью белков животных, что исключает их использование для лечения людей. Выращивание стволовых клеток с помощью клеток других людей, в свою очередь, создает риск заражения патогенными организмами.

Для новых стволовых клеток больше не нужны клетки животных или людей

Группа ученых из Суррейского университета  Великобритания) в сотрудничестве с профессором Питером Донованом (Peter Donovan) из Университета Калифорнии (США) разработали каркас из углеродных нанотрубок, на котором можно выращивать стволовые клетки для создания различных видов тканей. Эти строительные блоки моделируют поверхность опорных клеток человека и действуют как каркас, на котором стволовые клетки могут расти. Стволовые клетки, которые ранее полагались на живые клетки других организмов, теперь могут свободно выращиваться в лабораториях, что может означать революцию в способах замены тканей после травм или болезней.

Доктор Алан Дальтон (Alan Dalton), ведущий лектор физического факультета Суррейского университета, заявил: «Несмотря на то, что углеродные нанотрубки использовались в области биомедицины на протяжении определенного времени, их использование в исследованиях стволовых клеток ранее известно не было. Синтетический каркас стволовых клеток потенциально может изменить жизни тысяч людей, страдающих такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона, диабет, сердечные заболевания, расстройства зрения и слуха. Он поможет снизить стоимость трансплантации, и возможно, когда-нибудь с помощью углеродного каркаса мы сможем выращивать человеческие органы, не прибегая к донорству».

По материалам Phys. Org.

donmigel_62: (кот - учёный)

Кровеносные и лимфатические сосуды удалось вырастить в лабораторных условиях




Учёные из Цюриха впервые сконструировали кожу, несущую кровеносные и лимфатические капилляры. Они успешно изолировали все необходимые типы клеток тканей кожи человека и создали тканеинженерный эквивалент нормальной кожи.

Ежегодно около 11 млн. человек страдают от ожогов. Крупные, глубокие раны, возникающие при ожогах, заживают медленно, возникают шрамы. Чтобы противостоять возникновению шрамов, необходимо делать пересадку кожи, используя трансплантаты на всю толщину кожи. Хирургическим путём можно удалять лишь небольшие участки кожи с тела пациента, что в свою очередь ведёт к образованию новых ран. Помимо обычной пересадки кожи теоретически возможен и другой вариант. Заключается он в создании в лабораторных условиях искусственной пригодной для трансплантации кожи, которая была максимально похожа на настоящую человеческую кожу, используя клетки пациента.

По сей день сложные кожные трансплантаты не несут следующих компонентов: лимфатических и кровеносных сосудов, пигментации, сальных желёз, волосяных фолликулов, нервной ткани. Сотрудники отдела изучения биологии тканей (Tissue Biology Research Unit), отдела научных исследований клиники хирургии, а также научно-исследовательского центра педиатрии при университетском детском госпитале Цюриха (Research Centre for Children at the University Children's Hospital Zurich) некоторое время работали над созданием дермо-эпидермальных кожных трансплантатов. Им удалось создать более совершенный тканеинженерный эквивалент.

«Мы смогли выделить все необходимые клетки кожи из образца кожи человека и создать трансплантат, аналогичный коже нормальной толщины, который впервые содержит также лимфатические и кровеносные капилляры» — говорит Мартин Меули (Martin Meuli, руководитель клиники хирургии при университетском детском госпитале Цюриха. на фото).





Впервые созданные полнофункциональные лимфатические капилляры

Из раны выделяется тканевая жидкость, накапливающаяся в полости на поверхности кожи. Она может препятствовать заживлению раны. Лимфатические сосуды фильтруют данную жидкость. Авторы проведённого исследования выделили клетки лимфатических капилляров из дермы человека. Вместе с кровеносными капиллярами, которые так же были созданы искусственно, лимфатические сосуды обеспечивают быструю, эффективную поддержку функционирования кожного трансплантата.

Учёные, работавшие под руководством Эрнста Райхманна (Ernst Reichmann, руководитель отдела изучения биологии тканей), удивились трём установленным фактам. Лимфатические клетки спонтанно группировались в лимфатические капилляры, которым были присущи все черты лимфатических сосудов. В рамках проведения доклинических исследований как лимфатические, так и кровеносные капилляры, созданные в лабораторных условиях, соединялись с таковыми лабораторных животных. «Инновация заключается в том, что лимфатические капилляры собирали и транспортировали тканевую жидкость. Следовательно, они были функционально активны. Мы предполагаем, что кожные трансплантаты, содержащие лимфатические и кровеносные капилляры в будущем позволят противостоять накоплению тканевой жидкости, а так же помогут обеспечить быстрое кровоснабжение используемого трансплантата» — уточняет Эрнст Райхманн. Применение данных трансплантатов, теоретически, может повысить эффективность процесса заживления ран.

Начало использования их в клинической практике запланировано на 2014 год. Однако модели, которые планируется использовать, пока не будут содержать лимфатических и кровеносных капилляров, так как специальное разрешение на их использование ещё только предстоит получить.

http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2014/erstmals-im-labor-haut-mit-blut-und-lymphgefaessen-erzeugt_en.html
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140130040729.htm
donmigel_62: (кот - учёный)

В Швеции проведены девять операций по трансплантации матки


В Швеции в рамках экспериментального проекта девяти женщинам была успешно пересажена матка от их родственниц. Некоторые из них родились без матки, тогда как у других она была удалена из-за рака шейки матки. Всем участницам эксперимента около 30 лет. Не исключено, что кому-то из них вскоре удастся забеременеть и, что не исключено, родить, сообщает британский телеканал BBC.

Трансплантированная матка в ходе операций не соединялась с фаллопиевыми трубами, а это означает, что забеременеть женщины могут лишь искусственным путем. При этом у всех участниц есть собственные яичники, производящие яйцеклетки, необходимые для искусственного оплодотворения.

Попытки пересадить матку ранее предпринимались дважды – в Турции и Саудовской Аравии. Однако в обоих случаях пациенткам не удалось затем выносить ребенка.

Команда медиков из Гетеборгского университета под руководством профессора Матса Бреннстрёма отобрала для участия в проекте 10 человек. Из-за проблем со здоровьем одной из женщин пришлось отказаться от операции, тогда как остальным была проведена трансплантация матки. В прошлом году сообщалось о первых успешных операциях по пересадке матки в рамках этого проекта, работа над которым идет с 1999 года.

"Это совершенно новый вид хирургии. Учебников, чтобы свериться, не существует", - заявил профессор Бреннстрём. Аналогичные операции планируют также провести врачи в других странах, в том числе в Британии и Венгрии.

Интерес к проекту оказался столь велик, что шведские медики собираются устроить семинары по передаче опыта коллегам. Ожидается, что очень скоро они опубликуют подробный доклад в одном из научных журналов.

donmigel_62: (кот - учёный)

Австралийские ученые вырастили почки из стволовых клеток


Ученые из Университета Квинсленда (University of Queensland) объявили о сделанным ими огромном шаге вперед в лечении хронической болезни почек: они вырастили мини-почку из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Этот прорыв открывает путь к повышению эффективности лечения пациентов с заболеваниями почек и предвещает хорошее будущее такой области, как медицинская биоинженерия.



«Каждый третий австралиец входит в группу риска развития хронической болезни почек и единственные из доступных в настоящее время методов лечения – это пересадка почки и диализ», – говорит руководитель исследования Мелисса Литтл (Melissa Little), профессор Института молекулярных бионаук (Institute for Molecular Bioscience, IMB) UQ, подчеркивая срочную необходимость разработки новых методов лечения почечных заболеваний.


1_334.jpg
Группа ученых, вырастивших мини-почку из стволовых клеток: профессор Мелисса Литтл, д-р Джессика Вансламбрук (Jessica Vanslambrouck) и д-р Минору Такасато (Minoru Takasato). (Фото: UQ)

Австралийские исследователи разработали протокол, стимулирующий дифференциацию стволовых клеток в клетки всех необходимых типов и их дальнейшую самоорганизацию в мини-почку.


«В ходе самоорганизации различные типы клеток располагаются относительно друг друга таким образом, что создают сложные структуры, существующие внутри органа, в данном случае, в почке», – продолжает профессор Литтл. «Тот факт, что такие популяции стволовых клеток могут самоорганизовываться в лабораторных условиях, предвещает хорошее будущее тканевой биоинженерии, целью которой является замена поврежденных и больных органов и тканей».


Ключом к достижению этого результата стали идеально подобранные комбинации молекул, называемых факторами роста.

Обеспечивая стволовые клетки в определенное время определенными концентрациями ростовых факторов, ученые смогли заставить их расти и дифференцироваться в процессе, имитировавшем нормальное развитие.

Директор Институт молекулярных бионаук Брэндон Вэйнрайт (Brandon Wainwright) считает исследование «очень перспективным».



«Это звучит как научная фантастика, но Мелисса и ее коллеги показали, что вырастить почку в чашке Петри, начав с клеток кожи человека, действительно можно», – говорит профессор Вэйнрайт.


2_200.jpg
Выращенная из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток мини-почка – аналог почки пятинедельного эмбриона.
(Фото: Gemma Ward/UQ)

Профессор Литтл предупреждает, что прежде чем этот метод будет готов к клиническим испытаниям на людях, предстоит пройти долгий путь, но они уже сделали впечатляющий шаг вперед.

Кроме того, в ближайшем будущем это достижение может быть использовано для выращивания мини-почек, выступающих в роли «морских свинок». Это даст огромную экономию средств и времени при испытаниях кандидатных лекарственных препаратов, не связанных с почечными заболеваниями. Литтл и ее коллеги уже ведут переговоры с коммерческими партнерами о развитии этой технологии.

Работа опубликована в журнале Nature Cell Biology.

Оригинальная статья

Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney




Источник:http://www.uq.edu.au/…y-stem-cells


donmigel_62: (кот - учёный)

БАНК ИНДУЦИРОВАННЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК: БУДУЩИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ОРГАНЫ

В Японии начались работы по созданию первого в мире общенационального банка индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые в будущем могут стать основой для выращивания новых органов. Мы предлагаем вам ознакомиться с рядом новейших достижений и открытий, связанных с исследованиями ИПСК.

Центр исследований ИПСК при Киотском университете начал работы по созданию банка ИПСК для дальнейшего использования в медицинских и исследовательских целях.

Выращивание новых органов на основе плюрипотентных стволовых клеток – перспективное направление, работы в котором ведутся учеными со всего мира. Существующие методики позволяют превратить стволовые клетки в ткань, готовую к трансплантации, однако на практике остро стоит проблема биологической совместимости: организм вполне может «не признать» новые ткани и отторгнуть их. Один из вариантов решения это проблемы – использовать для получения ИПСК собственные клетки пациента, однако этот метод является весьма дорогостоящим и занимает слишком много времени. Но есть и альтернатива: получать клеточный материал от доноров, лейкоциты которых содержат редкий антиген, снижающий риск отторжения.   Еще весной этого года в Японии был начат поиск людей, кровь которых обладает этим редким качеством.

Если полученные клетки будут признаны безопасными, исследовательские институты смогут получить их уже в апреле 2014 года.



К концу будущего года предполагается накопить биологические материалы, не вызывающие реакции отторжения примерно у 20% населения страны.  "За пять лет мы вырастим и накопим стволовые клетки, из которых можно будет производить органы, не вызывающие реакции отторжения у 30-50% жителей Японии, - заявил ИТАР-ТАСС представитель исследовательского центра. - Через десять лет уже примерно 80-90% населения страны смогут рассчитывать в случае болезни на пересадку органов, выращенных из стволовых клеток нашего банка".


Эмбриональные стволовые клетки: у истоков жизни

Первые линии мышиных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК)были получены еще в 1981 году. Выделение человеческих ЭСК считают одним из трех важнейших открытий XX века в биологии.

Одна-единственная клетка, направленная по нужному пути развития, может стать любой из более чем 220 видов клеток нашего организма, со всеми её уникальными и чрезвычайно сложными функциями – это свойство называется «плюрипотентностью». Эмбриональные стволовые клетки можно выращивать в искусственных условиях, что открывает широкие перспективы использования в регенеративной медицине. Их получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на ранней стадии развития зародыша, что создает ряд этических проблем, когда речь заходит о терапевтическом применении стволовых клеток.

Фибробласты мыши: нити актина выкрашены фиолетовым, микротрубочки – желтым, клеточное ядро – зеленым
Фибробласты мыши: нити актина выкрашены фиолетовым, микротрубочки – желтым, клеточное ядро – зеленым
Перепрограммирование: неэмбриональные стволовые клетки

В настоящее время существуют методы, позволяющие получить плюрипотентные клетки из зрелых клеток человеческого организма, исключив использование эмбрионов. Одним из основоположников методики перепрограммирования зрелых клеток в плюрипотентные стал профессор Шинья Яманака. Сейчас он возглавляет Центр исследований ИПСК, в котором начались работы по созданию единственного в своем роде банка стволовых клеток.

Еще в 2006 году Яманака и его коллега Казутоши Такахаши смогли превратить соматические клетки мышей в клетки, обладающие многими свойствами плюрипотентных клеток эмбриона. Для этого в фибробласты (основные клетки соединительной ткани) были встроены гены четырех белков – факторов транскрипции, активирующих конкретные фрагменты наследственной информации (впоследствии эти белки получили название «факторы Яманаки»). Эти четыре гена, носителями которых выступали ретровирусы, смогли превратить фибробласт в неспециализированную клетку и принесли Яманаке Нобелевскую премию. А в июне 2007 года исследователи из Киото и еще два коллектива сообщили, что точно тем же способом они осуществили более глубокую трансформацию такого же исходного материала и создали практически точные копии мышиных ЭСК. Всего несколькими месяцами позже подобное «превращение» было произведено и с человеческими клетками. Эти клетки, получившие название ИПСК, стали предшественниками клеток сердечной мышцы, нервной ткани и некоторых других органов.

Дифференцировка проэритробласта в эритроцитА - проэритробласт; Б - базофильный эритробласт; В - полихроматофильный эритробласт; Г - ацидофильный эритробласт (нормобласт); Д - выталкивание ядра из ацидофильного эритробласта; Е - ретикулоцит; Ж - пикнотичное ядро.
Дифференцировка проэритробласта в эритроцит
А - проэритробласт; Б - базофильный эритробласт; В - полихроматофильный эритробласт; Г - ацидофильный эритробласт (нормобласт); Д - выталкивание ядра из ацидофильного эритробласта; Е - ретикулоцит; Ж - пикнотичное ядро.
ИПСК из кровяных клеток

Получение плюрипотентных клеток из зрелых клеток крови имеет ряд очевидных преимуществ перед использованием другого исходного материала. Процедура забора крови для последующего переливания и исследований широко используется во всем мире, объем и состав крови относительно быстро восстанавливается.

Однако красные кровяные клетки, эритроциты, которые переносят кислород и углекислый газ, не имеют ядра и, следовательно, не несут генетической информации. Для того, чтобы превратить их в плюрипотентные стволовые клетки, ученым потребовалось пойти на хитрость.

Эритроциты не рождаются лишенными ядра. Оно исчезает из них в ходе эритропоэза – сложного процесса, включающего множество этапов дифференцирования и «созревания» красных кровяных телец. Начинается оно с гемоцитобласта, полипотентной стволовой клетки, которая способна стать любой клеткой крови или лимфы. В несколько этапов, превращаясь в ряд клеток-предшественниц, она становится зрелым эритроцитом, готовым к работе.

Потеря ядра клетки происходит на одном из завершающих этапов этого процесса, так что теоретически любая из промежуточных форм «недозревшего» эритроцита несет весь необходимый генетический материал и может использоваться для того, чтобы развернуть процесс созревания вспять и получить полипотентную стволовую клетку, а из нее – и плюрипотентную.

Группа американских ученых во главе с Элиасом Замбидисом смогла превратить в ИПСК проэритробласты, которые можно получать из костного мозга пациента. Группа Замбидиса использовала для доставки необходимых генов, кодирующих факторы Яманаки, не вирусы, а плазмиды, более бережно вносящие изменения в геном.

Впрочем, получение проэритробластов – непростая задача, поэтому ученые ищут возможности превращения в плюрипотентные тех клеток, которые присутствуют в донорской крови. Так, команда исследователей под руководством Чжана Сяобина продемонстрировала метод перепрограммирования мононуклеарных (содержащих ядро) клеток крови, к которым относятся лимфоциты, моноциты и макрофаги.

Яманака и его коллеги занимаются усовершенствованием методик преобразования T-лимфоцитов и других кровяных клеток в ИПСК с помощью плазмид.

Колонии химически индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и мыши-химеры, развившиеся из эмбрионов с такими клетками.
Колонии химически индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и мыши-химеры, развившиеся из эмбрионов  с такими клетками.
Химическое перепрограммирование

Чтобы снизить риск возникновения опасных мутаций или рака в результате терапии стволовыми клетками, «перепрограммированными» при помощи введения дополнительных генов, ученые стремятся сократить количество дополнительных генов, необходимых для получения таких клеток. Но всегда требовался как минимум один кодирующий белок Oct-4.

Исследователи из Пекина изучили тысячи низкомолекулярных соединений в поисках того, которое сможет перепрограммировать клетки без участия Oct-4, но в присутствии трех других генов, необходимых для получения ИПСК. Обнаружив такое соединение, ученые занялись поиском заменителей и для трех оставшихся генов, участвующих в перепрограммировании. Добавив DZNep – соединение, катализирующее процесс перепрограммирования на поздней стадии – ученые наконец получили стволовые клетки, но в очень малых количествах. Потребовалось добавить еще одно соединение, чтобы поднять эффективность процесса в 40 раз.

В результате исследователи, составив «коктейль» из нескольких соединений, смогли добиться превращения в стволовые клетки 0,2% от их исходного количества – результат, сопоставимый с эффективностью современных  методик получения ИПСК. Полученные клетки, введенные в эмбрионы мышей, успешно дифференцировались в различные типы тканей, в том числе печени, сердца, мозга, кожи и мышц.

Перепрограммирование in vivo

Многие ученые сходятся во мнении, что процессы, происходящие в живом организме, будут мешать проведению перепрограммированию соматических клеток в плюрипотентные in vivo. Естественное развитие – это дорога с односторонним движением, и всё в живом организме способствует дифференциации клеток, препятствуя обратному процессу. 

Но Мануэль Серрано из испанского Национального онкологического исследовательского центра в Мадриде и его коллеги доказали ошибочность данного предположения. Гены, запускающие перепрограммирование, уже содержались в геноме использованных в их экспериментах трансгенных мышей, и «включались» при приеме определенного препарата.

Хотя методика Серрано пока еще находится на начальном этапе развития, ученые рассчитывают, что в модифицированном виде её можно будет использовать для регенерации поврежденных тканей.

Рост и самоорганизация культуры клеток, превращающейся в «зародыш» печени.
Рост и самоорганизация культуры клеток, превращающейся в «зародыш» печени.
Органы на вырост

Основная область, в которой могут быть использованы плюрипотентные стволовые клетки – это выращивание новых органов для последующей трансплантации. Базовая технология выращивания органов, или тканевой инженерии, заключается в использовании стволовых клеток для получения специализированных клеток той или иной ткани, например гепатоцитов – клеток паренхимы (внутренней среды) печени. Эти клетки затем помещаются внутрь структуры соединительной межклеточной ткани, состоящей преимущественно из белка коллагена, либо наносятся слой за слоем с помощью биопринтера.

Подобным образом (на коллагеновой матрице) ученым удалось вырастить новое сердце, состоящее из человеческих клеток, в организме мыши, и заставить его забиться.  Ведутся эксперименты и по выращиванию «зародышей» печени, которые способны приживаться в организме и выполнять возложенные на них природой функции.

Хотя замена жизненно важных органов вроде сердца или печени их выращенными аналогами – все еще дело будущего, технологии для получения этих органов в лаборатории уже отрабатываются, а более простые задачи – например, замена участка трахеи на искусственно созданный – уже решены на практике.

Мыши из клетки

Плюрипотентные стволовые клетки можно использовать не только для выращивания отдельных органов – на их основе можно получить целый организм. Ученые научились превращать ИПСК в жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки, встреча которых увенчалась появлением потомства без родителей – совершенно здоровых мышат.

Будущий фарш
Будущий фарш
Еда из пробирки

Теоретически, ИПСК могут быть использованы и для получения материи, обреченной на съедение – искусственного мяса. Однако на данном уровне развития технологий этот метод будет слишком дорогостоящим. Даже котлетка для гамбургера, выращенная из миобластом (клеток, присутствующих в мышечной ткани взрослых животных и способных заменять собой поврежденные мышечные волокна, превращаясь в миоциты), обошлась своим создателям в $375 000.

Альтернатива: клонирование

Еще 15 лет назад технологии создания человеческих тканей путем клонирования клеток прочили великое будущее. Но в последующие годы методика была окутана этическими разногласиями, дискредитирована шарлатанами и, наконец, оставлена в тени конкурирующей технологией – перепрограммированием зрелых клеток в плюрипотентные.

Но многие исследователи по-прежнему считают клонирование клеток для получения плюрипотентных линий перспективным направлением. В их числе доктор Шухрат Миталипов, специалист в области репродуктивной биологии из Орегонского университета здоровья и науки (Oregon Health & Science University). Ему удалось создать индивидуальные линии эмбриональных стволовых клеток человека путем клонирования. Миталипов и его команда стремятся доказать, что капризный метод клонирования стоит затраченных на него усилий.

Ученые не исключают, что плюрипотентные клетки перепрограммируются не полностью и уступают клонированным по ряду показателей. Миталипов и его команда сейчас заняты сравнением клонированных и перепрограммированных клеток, и многие их коллеги с нетерпением ожидают результатов.

http://www.popmech.ru/article/14471-bank-indutsirovannyih-stvolovyih-kletok-buduschie-organyi/

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags