კაცობრიობის, კერძოდ, მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარების პოსტინდუსტრიული ტემპები იმდენად დიდია, რომ 100 წლის წინ წარმოდგენაც არ შეიძლებოდა. ის, რაც ადრე მხოლოდ პოპულარულ სამეცნიერო ფანტასტიკაში იკითხებოდა, ახლა რეალურ სამყაროში გამოჩნდა.
მედიცინის განვითარების დონე 21-ე საუკუნეში უფრო მაღალია, ვიდრე ოდესმე. დაავადებებს, რომლებიც წარსულში სასიკვდილოდ ითვლებოდა, დღეს წარმატებით მკურნალობენ. თუმცა, ონკოლოგიის, შიდსის და სხვა მრავალი დაავადების პრობლემები ჯერ არ მოგვარებულა. საბედნიეროდ, უახლოეს მომავალში იქნება ამ პრობლემების გადაწყვეტა, რომელთაგან ერთ-ერთი ადამიანის ორგანოების კულტივაცია იქნება.
ბიოინჟინერიის საფუძვლები
მეცნიერება, ბიოლოგიის ინფორმაციული საფუძვლის გამოყენებით და თავისი პრობლემების გადასაჭრელად ანალიტიკური და სინთეზური მეთოდების გამოყენებით, წარმოიშვა არც ისე დიდი ხნის წინ. ჩვეულებრივი ინჟინერიისგან განსხვავებით, რომელიც იყენებს ტექნიკურ მეცნიერებებს, ძირითადად მათემატიკასა და ფიზიკას თავისი საქმიანობისთვის, ბიოინჟინერია უფრო შორს მიდის და იყენებს ინოვაციურ მეთოდებს მოლეკულური ბიოლოგიის სახით.
ახლადშექმნილი სამეცნიერო-ტექნიკური სფეროს ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა ხელოვნური ორგანოების კულტივაცია ლაბორატორიაში მათი შემდგომი გადანერგვის მიზნით იმ პაციენტის სხეულში, რომლის ორგანო დაზიანებულია ან გაფუჭდა. სამგანზომილებიანი უჯრედული სტრუქტურების საფუძველზე მეცნიერებმა შეძლეს წინსვლა ადამიანის ორგანოების აქტივობაზე სხვადასხვა დაავადებისა და ვირუსების გავლენის შესწავლაში.
სამწუხაროდ, ჯერჯერობით ეს არ არის სრულფასოვანი ორგანოები, არამედ მხოლოდ ორგანელები - რუდიმენტები, უჯრედებისა და ქსოვილების დაუმთავრებელი კოლექცია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ექსპერიმენტულ ნიმუშებად. მათი მოქმედება და სიცოცხლისუნარიანობა შემოწმებულია ექსპერიმენტულ ცხოველებზე, ძირითადად სხვადასხვა მღრღნელებზე.
ისტორიული მინიშნება. ტრანსპლანტოლოგია
ბიოინჟინერიის, როგორც მეცნიერების ზრდას წინ უძღოდა ბიოლოგიისა და სხვა მეცნიერებების განვითარების ხანგრძლივი პერიოდი, რომლის მიზანი იყო ადამიანის სხეულის შესწავლა. ჯერ კიდევ მე-20 საუკუნის დასაწყისში ტრანსპლანტაციამ მიიღო ბიძგი მის განვითარებაში, რომლის ამოცანა იყო დონორი ორგანოს სხვა პირისთვის გადანერგვის შესაძლებლობის შესწავლა. ტექნიკის შექმნა, რომელსაც შეუძლია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში შეინარჩუნოს დონორი ორგანოები, ისევე როგორც გამოცდილების ხელმისაწვდომობა და ტრანსპლანტაციის დეტალური გეგმები, საშუალებას აძლევდა ქირურგებს მთელი მსოფლიოდან წარმატებით გადაენერგათ ისეთი ორგანოები, როგორიცაა გული, ფილტვები, თირკმელები 60-იანი წლების ბოლოს.
ამჟამად გადანერგვის პრინციპი ყველაზე ეფექტურია იმ შემთხვევაში, თუ პაციენტს სასიკვდილო საფრთხე ემუქრება. მთავარი პრობლემა დონორის ორგანოების მწვავე დეფიციტია. პაციენტებს შეუძლიათდაელოდონ თავის რიგს წლების განმავლობაში, მოლოდინის გარეშე. გარდა ამისა, არსებობს მაღალი რისკი იმისა, რომ გადანერგილმა დონორმა ორგანომ ფესვი არ გაიდგას რეციპიენტის სხეულში, რადგან ის განიხილება როგორც უცხო ობიექტი პაციენტის იმუნური სისტემის მიერ. ამ ფენომენის საპირისპიროდ გამოიგონეს იმუნოსუპრესანტები, რომლებიც, თუმცა, უფრო მეტად აბრკოლებენ, ვიდრე კურნავს - ადამიანის იმუნიტეტი კატასტროფულად სუსტდება.
ხელოვნური შექმნის უპირატესობა ტრანსპლანტაციაზე
ერთ-ერთი მთავარი კონკურენტული განსხვავება მზარდი ორგანოებისა და დონორისგან მათი გადანერგვის მეთოდს შორის არის ის, რომ ლაბორატორიაში ორგანოების წარმოება შესაძლებელია მომავალი რეციპიენტის ქსოვილებისა და უჯრედების საფუძველზე. ძირითადად გამოიყენება ღეროვანი უჯრედები, რომლებსაც აქვთ გარკვეული ქსოვილის უჯრედებად დიფერენცირების უნარი. მეცნიერს შეუძლია გააკონტროლოს ეს პროცესი გარედან, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ადამიანის იმუნური სისტემის მიერ ორგანოს მომავალში უარყოფის რისკს.
უფრო მეტიც, ხელოვნური ორგანოების კულტივირების მეთოდს შეუძლია მათი შეუზღუდავი რაოდენობის წარმოება, რითაც დააკმაყოფილებს მილიონობით ადამიანის სასიცოცხლო მოთხოვნილებებს. მასობრივი წარმოების პრინციპი მნიშვნელოვნად შეამცირებს ორგანოების ფასს, გადაარჩენს მილიონობით სიცოცხლეს და მნიშვნელოვნად გაზრდის ადამიანის გადარჩენას და უკან დააბრუნებს ბიოლოგიური სიკვდილის თარიღს.
მიღწევები ბიოინჟინერიაში
დღეს მეცნიერებს შეუძლიათ გამოზარდონ მომავალი ორგანოების საძირკველი - ორგანელები, რომლებზედაც ხდება სხვადასხვა დაავადებების, ვირუსების და ინფექციების ტესტირება პროცესის დასადგენად.ინფექციები და განავითარეთ კონტრზომები. ორგანელების ფუნქციონირების წარმატება მოწმდება მათი გადანერგვით ცხოველების სხეულში: კურდღლები, თაგვები.
აღსანიშნავია ისიც, რომ ბიოინჟინერიამ გარკვეულ წარმატებებს მიაღწია სრულფასოვანი ქსოვილების შექმნასა და ღეროვანი უჯრედებიდან ორგანოების გაზრდის საქმეშიც, რომლებიც, სამწუხაროდ, ჯერ არ შეიძლება ადამიანზე გადანერგვა მათი უმოქმედობის გამო. თუმცა, ამ დროისთვის მეცნიერებმა ისწავლეს ხელოვნურად შექმნან ხრტილები, სისხლძარღვები და სხვა დამაკავშირებელი ელემენტები.
კანი და ძვლები
არც ისე დიდი ხნის წინ, კოლუმბიის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეძლეს შექმნან ძვლის ფრაგმენტი, რომელიც სტრუქტურით მსგავსია ქვედა ყბის სახსრისა, რომელიც აკავშირებს მას თავის ქალას ფუძეს. ფრაგმენტი მიღებული იქნა ღეროვანი უჯრედების გამოყენებით, ისევე როგორც ორგანოების გაშენებისას. ცოტა მოგვიანებით, ისრაელის კომპანია Bonus BioGroup-მა მოახერხა ადამიანის ძვლის ხელახალი შექმნის ახალი მეთოდის გამოგონება, რომელიც წარმატებით გამოსცადეს მღრღნელზე - ხელოვნურად მოზრდილი ძვალი გადანერგეს მის ერთ-ერთ თათში. ამ შემთხვევაში კვლავ გამოიყენეს ღეროვანი უჯრედები, მხოლოდ ისინი იქნა მიღებული პაციენტის ცხიმოვანი ქსოვილიდან და შემდგომ მოთავსებული იყო გელის მსგავს ძვლის ჩარჩოზე.
2000-იანი წლებიდან ექიმები დამწვრობის სამკურნალოდ იყენებდნენ სპეციალიზებულ ჰიდროგელებს და დაზიანებული კანის ბუნებრივი რეგენერაციის მეთოდებს. თანამედროვე ექსპერიმენტული ტექნიკა შესაძლებელს ხდის მძიმე დამწვრობის განკურნებას რამდენიმე დღეში. Skin Gun სპრეის ე.წსპეციალური ნარევი პაციენტის ღეროვან უჯრედებთან დაზიანებულ ზედაპირზე. ასევე არის მნიშვნელოვანი მიღწევები სისხლისა და ლიმფური სისხლძარღვებით სტაბილური ფუნქციონირების კანის შესაქმნელად.
მზარდი ორგანოები უჯრედებიდან
ამ ცოტა ხნის წინ, მიჩიგანელმა მეცნიერებმა შეძლეს კუნთოვანი ქსოვილის ლაბორატორიული ნაწილის გაზრდა, რომელიც, თუმცა, ორიგინალის ნახევრად სუსტია. ანალოგიურად, ოჰაიოში მეცნიერებმა შექმნეს კუჭის სამგანზომილებიანი ქსოვილები, რომლებსაც შეეძლოთ საჭმლის მონელებისთვის საჭირო ყველა ფერმენტის გამომუშავება.
იაპონელმა მეცნიერებმა გააკეთეს თითქმის შეუძლებელი - აღზარდეს სრულად მოქმედი ადამიანის თვალი. ტრანსპლანტაციის პრობლემა ის არის, რომ ჯერ არ არის შესაძლებელი თვალის მხედველობის ნერვის ტვინზე მიმაგრება. ტეხასში ასევე შესაძლებელი იყო ფილტვების ხელოვნურად გაზრდა ბიორეაქტორში, მაგრამ სისხლძარღვების გარეშე, რაც ეჭვს აყენებს მათ მუშაობას.
განვითარების პერსპექტივები
არ იქნება დიდი დრო ისტორიის მომენტამდე, როდესაც ადამიანს ხელოვნურ პირობებში შექმნილი ორგანოებისა და ქსოვილების უმეტესი ნაწილის გადანერგვა შეუძლია. უკვე მთელი მსოფლიოდან მეცნიერებმა შეიმუშავეს პროექტები, ექსპერიმენტული ნიმუშები, რომელთაგან ზოგიერთი ორიგინალს არ ჩამოუვარდება. კანი, კბილები, ძვლები, ყველა შინაგანი ორგანო გარკვეული დროის შემდეგ შეიძლება შეიქმნას ლაბორატორიებში და გაიყიდოს გაჭირვებულ ადამიანებს.
ახალი ტექნოლოგიები ასევე აჩქარებს ბიოინჟინერიის განვითარებას. 3D ბეჭდვა, რომელიც ფართოდ გავრცელდა ადამიანის ცხოვრების ბევრ სფეროში, სასარგებლო იქნებაროგორც ახალი ორგანოების ზრდის ნაწილი. 3D ბიოპრინტერები ექსპერიმენტულად გამოიყენება 2006 წლიდან და მომავალში მათ შეეძლებათ შექმნან ბიოლოგიური ორგანოების 3D სამუშაო მოდელები უჯრედული კულტურების ბიოთავსებად საფუძველზე გადატანით.
ზოგადი დასკვნა
ბიოინჟინერია, როგორც მეცნიერება, რომლის მიზანია ქსოვილებისა და ორგანოების კულტივირება მათი შემდგომი გადანერგვისთვის, არც თუ ისე დიდი ხნის წინ დაიბადა. მზარდი ტემპი, რომლითაც ის პროგრესირებს, აღინიშნა მნიშვნელოვანი მიღწევებით, რომლებიც მომავალში მილიონობით სიცოცხლეს გადაარჩენს.
ღეროვანი უჯრედებით აღზრდილი ძვლები და შინაგანი ორგანოები აღმოფხვრის დონორის ორგანოების საჭიროებას, რომლებიც უკვე დეფიციტურია. მეცნიერებს უკვე აქვთ მრავალი განვითარება, რომლის შედეგები ჯერ არ არის ძალიან პროდუქტიული, მაგრამ აქვთ დიდი პოტენციალი.
