Οι μεταβιομηχανικοί ρυθμοί ανάπτυξης της ανθρωπότητας, δηλαδή η επιστήμη και η τεχνολογία, είναι τόσο μεγάλοι που δεν μπορούσαν να φανταστούν πριν από 100 χρόνια. Αυτό που παλαιότερα διαβάζονταν μόνο στη δημοφιλή επιστημονική φαντασία έχει πλέον εμφανιστεί στον πραγματικό κόσμο.
Το επίπεδο ανάπτυξης της ιατρικής στον 21ο αιώνα είναι υψηλότερο από ποτέ. Ασθένειες που θεωρούνταν θανατηφόρες στο παρελθόν αντιμετωπίζονται με επιτυχία σήμερα. Ωστόσο, τα προβλήματα της ογκολογίας, του AIDS και πολλών άλλων ασθενειών δεν έχουν ακόμη λυθεί. Ευτυχώς, στο εγγύς μέλλον θα υπάρξει λύση σε αυτά τα προβλήματα, ένα από τα οποία θα είναι η καλλιέργεια ανθρώπινων οργάνων.
Βασικά στοιχεία της βιομηχανικής
Η επιστήμη, χρησιμοποιώντας την πληροφοριακή βάση της βιολογίας και χρησιμοποιώντας αναλυτικές και συνθετικές μεθόδους για την επίλυση των προβλημάτων της, ξεκίνησε πριν από λίγο καιρό. Σε αντίθεση με τη συμβατική μηχανική, η οποία χρησιμοποιεί τεχνικές επιστήμες, κυρίως μαθηματικά και φυσική, για τις δραστηριότητές της, η βιομηχανική προχωρά παραπέρα και χρησιμοποιεί καινοτόμες μεθόδους με τη μορφή της μοριακής βιολογίας.
Ένα από τα κύρια καθήκοντα της νέας επιστημονικής και τεχνικής σφαίρας είναι η καλλιέργεια τεχνητών οργάνων στο εργαστήριο με σκοπό την περαιτέρω μεταμόσχευση τους στο σώμα ενός ασθενούς του οποίου το όργανο έχει αποτύχει λόγω βλάβης ή φθοράς. Βασισμένοι σε τρισδιάστατες κυτταρικές δομές, οι επιστήμονες μπόρεσαν να προχωρήσουν στη μελέτη της επίδρασης διαφόρων ασθενειών και ιών στη δραστηριότητα των ανθρώπινων οργάνων.
Δυστυχώς, μέχρι στιγμής δεν πρόκειται για πλήρη όργανα, αλλά μόνο για οργανίδια - βασικά στοιχεία, μια ημιτελή συλλογή κυττάρων και ιστών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο ως πειραματικά δείγματα. Η απόδοση και η βιωσιμότητά τους ελέγχονται σε πειραματόζωα, κυρίως σε διαφορετικά τρωκτικά.
Ιστορική αναφορά. Μεταμοσχεύσεις
Της ανάπτυξης της βιομηχανικής ως επιστήμης προηγήθηκε μια μακρά περίοδος ανάπτυξης της βιολογίας και άλλων επιστημών, σκοπός της οποίας ήταν η μελέτη του ανθρώπινου σώματος. Ήδη από τις αρχές του 20ου αιώνα, η μεταμόσχευση έλαβε ώθηση στην ανάπτυξή της, έργο της οποίας ήταν να μελετήσει τη δυνατότητα μεταμόσχευσης οργάνου δότη σε άλλο άτομο. Η δημιουργία τεχνικών ικανών για διατήρηση οργάνων δότη για κάποιο χρονικό διάστημα, καθώς και η διαθεσιμότητα εμπειρίας και λεπτομερών σχεδίων για μεταμόσχευση, επέτρεψαν σε χειρουργούς από όλο τον κόσμο να μεταμοσχεύσουν επιτυχώς όργανα όπως καρδιά, πνεύμονες, νεφρά στα τέλη της δεκαετίας του '60.
Αυτή τη στιγμή, η αρχή της μεταμόσχευσης είναι πιο αποτελεσματική σε περίπτωση που ο ασθενής βρίσκεται σε θανάσιμο κίνδυνο. Το κύριο πρόβλημα είναι η οξεία έλλειψη οργάνων δωρητών. Οι ασθενείς μπορούννα περιμένουν τη σειρά τους για χρόνια, χωρίς να την περιμένουν. Επιπλέον, υπάρχει μεγάλος κίνδυνος το μεταμοσχευμένο όργανο δότη να μην ριζώσει στο σώμα του λήπτη, καθώς θα θεωρηθεί ως ξένο αντικείμενο από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς. Σε αντίθεση με αυτό το φαινόμενο, εφευρέθηκαν ανοσοκατασταλτικά, τα οποία, ωστόσο, ακρωτηριάζουν παρά θεραπεύουν - η ανθρώπινη ανοσία εξασθενεί καταστροφικά.
Τα πλεονεκτήματα της τεχνητής δημιουργίας έναντι της μεταμόσχευσης
Μία από τις κύριες ανταγωνιστικές διαφορές μεταξύ της μεθόδου ανάπτυξης οργάνων και της μεταμόσχευσης τους από δότη είναι ότι στο εργαστήριο, τα όργανα μπορούν να παραχθούν με βάση τους ιστούς και τα κύτταρα του μελλοντικού λήπτη. Βασικά χρησιμοποιούνται βλαστοκύτταρα, τα οποία έχουν την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε κύτταρα ορισμένων ιστών. Ο επιστήμονας είναι σε θέση να ελέγξει αυτή τη διαδικασία από το εξωτερικό, γεγονός που μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο μελλοντικής απόρριψης του οργάνου από το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα.
Επιπλέον, η μέθοδος της τεχνητής καλλιέργειας οργάνων μπορεί να παράγει απεριόριστο αριθμό από αυτά, ικανοποιώντας έτσι τις ζωτικές ανάγκες εκατομμυρίων ανθρώπων. Η αρχή της μαζικής παραγωγής θα μειώσει σημαντικά την τιμή των οργάνων, σώζοντας εκατομμύρια ζωές και αυξάνοντας σημαντικά την ανθρώπινη επιβίωση και απωθώντας την ημερομηνία του βιολογικού θανάτου.
Επιτεύγματα στη βιομηχανική
Σήμερα, οι επιστήμονες είναι σε θέση να αναπτύξουν τα βασικά στοιχεία των μελλοντικών οργάνων - οργανίδια στα οποία ελέγχονται διάφορες ασθένειες, ιοί και λοιμώξεις προκειμένου να εντοπιστεί η διαδικασίαλοιμώξεις και να αναπτύξουν αντίμετρα. Η επιτυχία της λειτουργίας των οργανιδίων ελέγχεται με τη μεταμόσχευση τους σε σώματα ζώων: κουνέλια, ποντίκια.
Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι η βιομηχανική έχει επιτύχει κάποια επιτυχία στη δημιουργία πλήρους ιστών και ακόμη και στην ανάπτυξη οργάνων από βλαστοκύτταρα, τα οποία, δυστυχώς, δεν μπορούν ακόμη να μεταμοσχευθούν σε άτομο λόγω της μη λειτουργικότητας τους. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες έχουν μάθει πώς να δημιουργούν τεχνητά χόνδρο, αιμοφόρα αγγεία και άλλα συνδετικά στοιχεία.
Δέρμα και οστά
Όχι πολύ καιρό πριν, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια πέτυχαν να δημιουργήσουν ένα θραύσμα οστού παρόμοιο στη δομή με την άρθρωση της κάτω γνάθου που τη συνδέει με τη βάση του κρανίου. Το θραύσμα ελήφθη με τη χρήση βλαστοκυττάρων, όπως στην καλλιέργεια οργάνων. Λίγο αργότερα, η ισραηλινή εταιρεία Bonus BioGroup κατάφερε να εφεύρει μια νέα μέθοδο αναδημιουργίας ενός ανθρώπινου οστού, το οποίο δοκιμάστηκε με επιτυχία σε ένα τρωκτικό - ένα τεχνητά αναπτυγμένο οστό μεταμοσχεύθηκε σε ένα από τα πόδια του. Σε αυτή την περίπτωση, πάλι, χρησιμοποιήθηκαν βλαστοκύτταρα, μόνο που ελήφθησαν από τον λιπώδη ιστό του ασθενούς και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε ένα οστικό πλαίσιο που μοιάζει με γέλη.
Από τη δεκαετία του 2000, οι γιατροί χρησιμοποιούν εξειδικευμένες υδρογέλες και μεθόδους φυσικής αναγέννησης του κατεστραμμένου δέρματος για τη θεραπεία εγκαυμάτων. Οι σύγχρονες πειραματικές τεχνικές καθιστούν δυνατή τη θεραπεία σοβαρών εγκαυμάτων σε λίγες μέρες. Τα λεγόμενα Skin Gun σπρέιένα ειδικό μείγμα με τα βλαστοκύτταρα του ασθενούς στην κατεστραμμένη επιφάνεια. Υπάρχουν επίσης σημαντικές πρόοδοι στη δημιουργία σταθερής λειτουργικής επιδερμίδας με αίμα και λεμφαγγεία.
Αναπτυσσόμενα όργανα από κύτταρα
Πρόσφατα, επιστήμονες από το Μίσιγκαν κατάφεραν να αναπτυχθούν στο εργαστήριο τμήμα του μυϊκού ιστού, ο οποίος, ωστόσο, είναι κατά το ήμισυ αδύναμος από τον αρχικό. Ομοίως, επιστήμονες στο Οχάιο δημιούργησαν τρισδιάστατους ιστούς στομάχου που ήταν σε θέση να παράγουν όλα τα ένζυμα που απαιτούνται για την πέψη.
Ιάπωνες επιστήμονες έκαναν το σχεδόν αδύνατο - μεγάλωσαν ένα πλήρως λειτουργικό ανθρώπινο μάτι. Το πρόβλημα με τη μεταμόσχευση είναι ότι δεν είναι ακόμη δυνατή η σύνδεση του οπτικού νεύρου του ματιού στον εγκέφαλο. Στο Τέξας, ήταν επίσης δυνατό να αναπτυχθούν τεχνητά πνεύμονες σε βιοαντιδραστήρα, αλλά χωρίς αιμοφόρα αγγεία, γεγονός που θέτει υπό αμφισβήτηση την απόδοσή τους.
Προοπτικές για ανάπτυξη
Δεν θα περάσει πολύς καιρός πριν από την ιστορική στιγμή που σε ένα άτομο μπορεί να μεταμοσχευθούν τα περισσότερα από τα όργανα και οι ιστοί που δημιουργήθηκαν υπό τεχνητές συνθήκες. Ήδη, επιστήμονες από όλο τον κόσμο έχουν αναπτύξει έργα, πειραματικά δείγματα, μερικά από τα οποία δεν είναι κατώτερα από τα πρωτότυπα. Δέρμα, δόντια, οστά, όλα τα εσωτερικά όργανα μετά από κάποιο χρονικό διάστημα μπορούν να δημιουργηθούν σε εργαστήρια και να πωληθούν σε άτομα που έχουν ανάγκη.
Οι νέες τεχνολογίες επιταχύνουν επίσης την ανάπτυξη της βιομηχανικής. Η τρισδιάστατη εκτύπωση, η οποία έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης ζωής, θα είναι χρήσιμηως μέρος της ανάπτυξης νέων οργάνων. Οι τρισδιάστατοι βιοεκτυπωτές χρησιμοποιούνται πειραματικά από το 2006 και στο μέλλον θα μπορούν να δημιουργούν τρισδιάστατα λειτουργικά μοντέλα βιολογικών οργάνων μεταφέροντας κυτταροκαλλιέργειες σε βιοσυμβατή βάση.
Γενικό συμπέρασμα
Η Η βιομηχανική ως επιστήμη, σκοπός της οποίας είναι η καλλιέργεια ιστών και οργάνων για την περαιτέρω μεταμόσχευση τους, γεννήθηκε πριν από λίγο καιρό. Ο αλματώδης ρυθμός με τον οποίο σημειώνει πρόοδο χαρακτηρίζεται από σημαντικά επιτεύγματα που θα σώσουν εκατομμύρια ζωές στο μέλλον.
Οστά και εσωτερικά όργανα που αναπτύσσονται σε βλαστοκύτταρα θα εξαλείψουν την ανάγκη για όργανα δωρητές, τα οποία είναι ήδη σε έλλειψη. Ήδη, οι επιστήμονες έχουν πολλές εξελίξεις, τα αποτελέσματα των οποίων δεν είναι ακόμη πολύ παραγωγικά, αλλά έχουν μεγάλες δυνατότητες.
