Made in lab.
Никто не сомневается, что наука сделала ряд невероятных прорывов за последние 100 лет. Это особенно актуально в отношении медицины и биологической инженерии. От вакцин, спасших тысячи жизней, до подобных операций… наука значительно улучшила качество жизни людей во всем мире. Прогресс требует от исследователей внедрять все новые инновации для решения старых проблем. За каждым медицинским открытием стоит не один год разработок в лабораториях. Приведем примеры некоторых увлекательных вещей, которые были выращены в лабораториях.
1. Кости свиней
Выращено в лаборатории: кости свиней.
В 2016 году исследователи из США успешно имплантировали выращенные в лабораториях кости 14 взрослым карликовым свиньям. Организм ни одной из свиней не отторг имплантированные органы после операции. Кровеносные сосуды внутри лабораторных костей легко интегрировались в существующие системы кровообращения свиней.
Чтобы добиться создания подобных искусственных костей, ученые изначально отсканировали челюсти свиней и внимательно изучили их структуру. Затем они создали соответствующие ячеистые структуры на основе коровьих костей, в которую ввели стволовые клетки свиней, после чего пропитали их раствором, богатым питательными веществами.
2. Конечности крыс
Выращено в лаборатории: конечности крыс.
Исследователи из Массачусетской общей больницы в 2015 году вырастили в своей лаборатории переднюю лапу крысы. Это был первый успешный проект такого рода в мире. Как же они сумели создать живую мышечную ткань всего за 16 дней. Ученые взяли живую крысиную конечность и удалили все ее клетки. Этот процесс называется децеллюляризация. Затем, когда были удалены все живые клетки, у ученых осталась белковая структура для конечности.
Они ввели в эту структуру живые клетки, которые образовали мышечную ткань и клетки крови в течение нескольких недель. Чтобы проверить функциональность лабораторно развитой конечности, команда применила небольшие электрические заряды к мышечной ткани. Результат оказался впечатляющим — мышцы в конечности сокращались точно так же, как и в настоящих живых органах.
3. Гамбургер
Выращено в лаборатории: гамбургер.
Первый лабораторный бургер в мире был показан в Лондоне в 2013 году. Он был создан в Нидерландах доктором Марком Постом, профессором сосудистой физиологии. Его цель состояла в том, чтобы произвести мясо, процесс производства которого был бы не связан с «чрезмерными страданиями животных и вредом окружающей среде», как это случается с традиционными источниками мяса. На реализацию проекта у него ушло пять лет и 325 000 долларов. Другие компании заинтересовались возможностью производить собственное мясо, выращенное в лаборатории.
4. Человеческо-свиной эмбрион
Выращено в лаборатории: человеческо-свиной эмбрион.
В Испании и Ла-Хойе, штат Калифорния, группа ученых из Института биологических исследований Солка успешно вырастили клетки человека внутри эмбриона свиньи. Цель исследования состояла в том, чтобы в конечном итоге внутри других животных вырастить целые человеческие органы, которые будут использоваться для трансплантации. Но это исследование подняло некоторые этические вопросы.
В 2015 году США прекратили государственное финансирование межвидовых исследований химер. В генетике химера является естественным явлением, когда один организм имеет два или более разных набора ДНК. Но межвидовая химера содержит ДНК двух или более видов. Это вызывает обеспокоенность по поводу того, не будут ли у свиней или других животных, которым будут имплантированы клетки человека, развиваться функции мозга человека.
5. Сперма мышей
Выращено в лаборатории: сперма мышей.
В 2016 году ученые из Института зоологии Академии наук Китая сумели произвести жизнеспособную сперму мышей из стволовых клеток. Для этого они экстрагировали стволовые клетки у мышей и ввели их в тестикулярные клетки новорожденных мышей. Ци Чжоу и Сяо-Ян Чжао, которые проводили эксперимент, также подвергли стволовые клетки воздействию нескольких химических веществ, участвующих в развитии сперматозоидов. К их числу относились тестостерон, гормон, вызывающий рост фолликулов, и индуцирующий рост гормон из гипофиза.
Примерно через две недели ученые разработали полностью функциональные сперматозоиды и имплантировали сперму в жизнеспособные яйцеклетки, которые ввели самкам мышей. В результате этого эксперимента родились девять мышат, некоторые из которых впоследствии успешно размножились в естественных условиях. Это исследование стало многообещающим в ракурсе будущих методов лечения бесплодия.
6. Стволовые клетки крови
Выращено в лаборатории: стволовые клетки крови.
Две отдельные группы ученых разработали новые подходы к созданию стволовых клеток крови. Одной из команд, базирующейся в Бостонской детской больнице, руководил Джордж Дейли. Эта группа начала с клеток кожи человека и «перепрограммировала» их, чтобы те стали iPS (индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками). По сути, клетка iPS представляет собой искусственно изготовленную универсальную стволовую клетку. Затем команда Дейли ввела в клетки iPS так называемые транскрипционные факторы (гены, предназначенные для контроля других генов) и имплантировала получившиеся модифицированные клетки iPS мышам.
Через 12 недель эти исследователи создали нечто, что стало просто предвестником стволовых клеток крови. Но вторая команда добилась еще большего успеха.В Медицинском колледже Вайля Корнелла Шахин Рафий и его команда пропустили создание iPS. Вместо этого они брали клетки из кровеносных сосудов у взрослых мышей и вводили в них четыре транскрипционных фактора. Затем они переместили клетки в чашки Петри, которые были приспособлены для воссоздания окружающей среды в кровеносном сосуде человека. Эти клетки трансформировались в стволовые клетки крови, причем настолько «сильные», что с их помощью полностью излечили группу мышей, пострадавших от лучевой терапии.
7. «Яблочные уши»
Выращено в лаборатории: «яблочные уши».
В 2016 году канадский биофизик Эндрю Пеллинг и его команда из Университета Оттавы успешно вырастили человеческую ткань с использованием яблок. Используя метод децеллюлярности для удаления существующих клеток из яблока, они получили яблочную целлюлозную «строительную основу». Пеллинг и его команда вырезали кусочек яблочной целлюлозы в форме уха и ввели в него человеческие клетки.
В итоге клетки «заселили» эту базовую основу и создали ушную раковину (внешнюю часть уха). Мотивация эксперимента заключалась в создании более дешевых имплантатов. По словам Пеллинга, его материал, выращенный в лаборатории, также менее «проблематичен», чем обычные биологические материалы, используемые для имплантатов, которые часто берут у животных или мертвых тел.
8. Пенис кролика
Выращено в лаборатории: пенис кролика.
В 2008 году д-р Энтони Атала из Института восстановительной медицины Wake Forest провел эксперимент со спариванием кроликов, которым «приделали» выращенные в лаборатории пенисы. Из 12 кроликов, получивших биоинженерные пенисы, 8 успешно эякулировали, а у 4-х было потомство. К 2014 году Атала и его команда создали шесть человеческих пенисов, надеясь получить одобрение FDA на пересадку их людям.
Ученые провели лабораторные испытания органов, используя машину, чтобы определить, выдержат ли они ежедневное «использование». Команда также создала машины для прокачки жидкости через органы, чтобы проверить, смогут ли они справиться с эрекцией. Тем не менее в 2017 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США не одобрило эти лабораторные органы для трансплантации людям.
9. Вагины
Выращено в лаборатории: вагины.
Доктор Энтони Атала и его команда также выращивали человеческие вагины в своей лаборатории. Затем эти органы были имплантированы четырем девочкам-подросткам в Мексике, у которых было расстройство, заставившее их родиться без влагалищ. Чтобы создать органы, команда Аталы взяла небольшой образец ткани у каждой девочки. Затем они создали специальный биоразлагаемый каркас и ввели в него клетки, выращенные из оригинальных образцов тканей.
Первая из этих операций была завершена в 2005 году. Последующие наблюдения женщин не выявили долгосрочных осложнений от операций. Все четверо женщин сообщили о нормальном сексуальном функционировании. Однако только у двух женщин есть матки.
10. Мозговая ткань
Выращено в лаборатории: мозговая ткань.
Серджиу Паска в Стэнфордском университете смог поддерживать мини-мозг живым в течение двух лет. Ученые называют его творение мозговым органоидом. Это небольшое скопление человеческой мозговой ткани диаметром всего около 4 миллиметров было выращено в лаборатории из стволовых клеток.
Благодаря правильно подобранным гормонам исследователи смогли добиться того, чтобы ткань выросла в структуры, которые практически имитируют части мозга. Самая большая разница между настоящим мозгом и этой малюткой заключалась в том, что у искусственного мозга нет кровеносных сосудов или белых кровяных клеток.
В продолжение темы 7 научно доказанных способов поднять себе настроение и взбодриться даже в сложный день доступными способами.
Источник: