Les taxes de desenvolupament postindustrial de la humanitat, és a dir, la ciència i la tecnologia, són tan grans que no es podrien haver imaginat fa 100 anys. El que abans només es llegia a la ciència-ficció popular ha aparegut al món real.
El nivell de desenvolupament de la medicina al segle XXI és més alt que mai. Les mal alties que es consideraven mortals en el passat es tracten amb èxit avui dia. Tanmateix, els problemes de l'oncologia, la sida i moltes altres mal alties encara no s'han resolt. Afortunadament, en un futur proper hi haurà una solució a aquests problemes, un dels quals serà el cultiu d'òrgans humans.
Nocions bàsiques de la bioenginyeria
La ciència, utilitzant la base informativa de la biologia i utilitzant mètodes analítics i sintètics per resoldre els seus problemes, es va originar no fa gaire. A diferència de l'enginyeria convencional, que utilitza ciències tècniques, principalment matemàtiques i física, per a les seves activitats, la bioenginyeria va més enllà i utilitza mètodes innovadors en forma de biologia molecular.
Una de les principals tasques de l'àmbit científic i tècnic de nova creació és el cultiu d'òrgans artificials al laboratori amb el propòsit del seu trasplantament posterior al cos d'un pacient l'òrgan del qual ha fallat per dany o deteriorament. A partir d'estructures cel·lulars tridimensionals, els científics han pogut avançar en l'estudi de la influència de diverses mal alties i virus en l'activitat dels òrgans humans.
Malauradament, fins ara no es tracta d'òrgans complets, sinó només orgànuls: rudiments, una col·lecció inacabada de cèl·lules i teixits que només es poden utilitzar com a mostres experimentals. El seu rendiment i habitabilitat s'han provat en animals d'experimentació, principalment en diferents rosegadors.
Referència històrica. Transplantologia
El creixement de la bioenginyeria com a ciència va ser precedit d'un llarg període de desenvolupament de la biologia i altres ciències, la finalitat de les quals era estudiar el cos humà. Ja a principis del segle XX, el trasplantament va rebre un impuls al seu desenvolupament, la tasca del qual era estudiar la possibilitat de trasplantar un òrgan donant a una altra persona. La creació de tècniques capaços de preservar durant un temps els òrgans del donant, així com la disponibilitat d'experiència i plans detallats per al trasplantament, van permetre a cirurgians d'arreu del món trasplantar amb èxit òrgans com el cor, els pulmons, els ronyons a finals dels anys 60.
En aquests moments, el principi del trasplantament és més efectiu en cas que el pacient estigui en perill de mortalitat. El principal problema és l'escassetat aguda d'òrgans donants. Els pacients podend'esperar el seu torn durant anys, sense esperar-ho. A més, hi ha un alt risc que l'òrgan del donant trasplantat no arreli al cos del receptor, ja que serà considerat com un objecte estrany pel sistema immunitari del pacient. En oposició a aquest fenomen, es van inventar immunosupressors, que, tanmateix, paralitzen en lloc de curar: la immunitat humana s'està debilitant catastròficament.
Els avantatges de la creació artificial sobre el trasplantament
Una de les principals diferències competitives entre el mètode de cultiu d'òrgans i el seu trasplantament d'un donant és que al laboratori es poden produir òrgans a partir de teixits i cèl·lules del futur receptor. Bàsicament s'utilitzen cèl·lules mare, que tenen la capacitat de diferenciar-se en cèl·lules de determinats teixits. El científic és capaç de controlar aquest procés des de l'exterior, cosa que redueix significativament el risc de rebuig futur de l'òrgan per part del sistema immunitari humà.
A més, el mètode de cultiu d'òrgans artificials pot produir-ne un nombre il·limitat, satisfent així les necessitats vitals de milions de persones. El principi de producció en massa reduirà significativament el preu dels òrgans, salvarà milions de vides i augmentarà significativament la supervivència humana i retrocedirà la data de la mort biològica..
Assolis en bioenginyeria
Avui, els científics són capaços de fer créixer els rudiments dels futurs òrgans: orgànuls sobre els quals es posen a prova diverses mal alties, virus i infeccions per rastrejar el procés.infeccions i desenvolupar contramesures. L'èxit del funcionament dels orgànuls es comprova trasplantant-los als cossos d'animals: conills, ratolins.
També val la pena assenyalar que la bioenginyeria ha aconseguit un cert èxit en la creació de teixits complets i fins i tot en el creixement d'òrgans a partir de cèl·lules mare, que, malauradament, encara no es poden trasplantar a una persona a causa de la seva inoperabilitat. Tanmateix, de moment, els científics han après a crear artificialment cartílags, vasos sanguinis i altres elements de connexió.
Pell i ossos
No fa molt de temps, els científics de la Universitat de Columbia van aconseguir crear un fragment ossi d'estructura similar a l'articulació de la mandíbula inferior que la connecta amb la base del crani. El fragment es va obtenir mitjançant l'ús de cèl·lules mare, com en el cultiu d'òrgans. Una mica més tard, l'empresa israeliana Bonus BioGroup va aconseguir inventar un nou mètode per recrear un os humà, que es va provar amb èxit en un rosegador: es va trasplantar un os cultivat artificialment a una de les seves potes. En aquest cas, de nou, es van utilitzar cèl·lules mare, només que es van obtenir del teixit adipós del pacient i posteriorment es van col·locar sobre un marc ossi semblant a un gel.
Des de la dècada de 2000, els metges utilitzen hidrogels especialitzats i mètodes de regeneració natural de la pell danyada per tractar les cremades. Les tècniques experimentals modernes permeten curar cremades greus en pocs dies. Els anomenats sprays Skin Gununa barreja especial amb les cèl·lules mare del pacient a la superfície danyada. També hi ha avenços importants en la creació d'una pell que funcioni estable amb vasos sanguinis i limfàtics.
Creixement d'òrgans a partir de cèl·lules
Recentment, científics de Michigan van aconseguir créixer a la part del laboratori del teixit muscular, que, però, és la meitat de feble que l'original. De la mateixa manera, els científics d'Ohio van crear teixits estomacals tridimensionals capaços de produir tots els enzims necessaris per a la digestió.
Els científics japonesos han fet el gairebé impossible: han fet créixer un ull humà completament funcional. El problema del trasplantament és que encara no és possible connectar el nervi òptic de l'ull al cervell. A Texas, també va ser possible fer créixer artificialment pulmons en un bioreactor, però sense vasos sanguinis, cosa que posa en dubte el seu rendiment.
Perspectives de desenvolupament
No passarà gaire temps abans del moment de la història en què una persona pugui ser trasplantada la majoria dels òrgans i teixits creats en condicions artificials. Científics d'arreu del món ja han desenvolupat projectes, mostres experimentals, alguns dels quals no són inferiors als originals. Al cap d'un temps, la pell, les dents, els ossos i tots els òrgans interns es poden crear als laboratoris i vendre'ls a persones que ho necessiten.
Les noves tecnologies també estan accelerant el desenvolupament de la bioenginyeria. La impressió 3D, que s'ha generalitzat en moltes àrees de la vida humana, serà útilcom a part del creixement de nous òrgans. Les bioimpressores 3D s'utilitzen experimentalment des del 2006 i, en el futur, podran crear models viables en 3D d'òrgans biològics transferint cultius cel·lulars a una base biocompatible.
Conclusió general
La bioenginyeria com a ciència, la finalitat de la qual és el cultiu de teixits i òrgans per al seu trasplantament posterior, va néixer no fa gaire. El ritme de s alt al qual està avançant està marcat per èxits significatius que salvaran milions de vides en el futur.
Els ossos i els òrgans interns cultivats amb cèl·lules mare eliminaran la necessitat d'òrgans donants, que ja són escassos. Els científics ja tenen molts desenvolupaments, els resultats dels quals encara no són gaire productius, però tenen un gran potencial.
