Les taux post-industriels de développement de l'humanité, à savoir la science et la technologie, sont si grands qu'ils n'auraient pas pu être imaginés il y a 100 ans. Ce qui n'était auparavant lu que dans la science-fiction populaire est maintenant apparu dans le monde réel.
Le niveau de développement de la médecine au 21ème siècle est plus élevé que jamais. Des maladies autrefois considérées comme mortelles sont aujourd'hui traitées avec succès. Cependant, les problèmes de l'oncologie, du SIDA et de nombreuses autres maladies n'ont pas encore été résolus. Heureusement, dans un avenir proche, il y aura une solution à ces problèmes, dont l'une sera la culture d'organes humains.
Bases de la bio-ingénierie
La science, utilisant la base informationnelle de la biologie et utilisant des méthodes analytiques et synthétiques pour résoudre ses problèmes, est née il n'y a pas si longtemps. Contrairement à l'ingénierie conventionnelle, qui utilise les sciences techniques, principalement les mathématiques et la physique, pour ses activités, la bio-ingénierie va plus loin et utilise des méthodes innovantes sous forme de biologie moléculaire.
L'une des tâches principales de la nouvelle sphère scientifique et technique est la culture d'organes artificiels en laboratoire en vue de leur transplantation ultérieure dans le corps d'un patient dont l'organe a échoué en raison de dommages ou de détérioration. Sur la base de structures cellulaires tridimensionnelles, les scientifiques ont pu avancer dans l'étude de l'influence de diverses maladies et virus sur l'activité des organes humains.
Malheureusement, jusqu'à présent, ce ne sont pas des organes à part entière, mais seulement des organites - des rudiments, une collection inachevée de cellules et de tissus qui ne peuvent être utilisés que comme échantillons expérimentaux. Leurs performances et leur habitabilité sont testées sur des animaux de laboratoire, principalement sur différents rongeurs.
Référence historique. Transplantologie
La croissance de la bio-ingénierie en tant que science a été précédée par une longue période de développement de la biologie et d'autres sciences, dont le but était d'étudier le corps humain. Dès le début du XXe siècle, la transplantation a reçu une impulsion dans son développement, dont la tâche était d'étudier la possibilité de transplanter un organe donneur à une autre personne. La création de techniques capables de préserver les organes du donneur pendant un certain temps, ainsi que la disponibilité de l'expérience et des plans détaillés de transplantation, ont permis aux chirurgiens du monde entier de greffer avec succès des organes tels que le cœur, les poumons, les reins à la fin des années 60.
À l'heure actuelle, le principe de la transplantation est le plus efficace dans le cas où le patient est en danger de mort. Le principal problème est la pénurie aiguë d'organes de donneurs. Les patients peuventattendre leur tour pendant des années, sans l'attendre. De plus, il existe un risque élevé que l'organe du donneur greffé ne prenne pas racine dans le corps du receveur, car il sera considéré comme un corps étranger par le système immunitaire du patient. En opposition à ce phénomène, des immunosuppresseurs ont été inventés, qui, cependant, paralysent plutôt que guérir - l'immunité humaine s'affaiblit de manière catastrophique.
Les avantages de la création artificielle par rapport à la transplantation
L'une des principales différences concurrentielles entre la méthode de culture des organes et leur transplantation à partir d'un donneur est qu'en laboratoire, les organes peuvent être produits à partir de tissus et de cellules du futur receveur. Fondamentalement, on utilise des cellules souches, qui ont la capacité de se différencier en cellules de certains tissus. Le scientifique est capable de contrôler ce processus de l'extérieur, ce qui réduit considérablement le risque de rejet futur de l'organe par le système immunitaire humain.
De plus, la méthode de culture d'organes artificiels peut en produire un nombre illimité, satisfaisant ainsi les besoins vitaux de millions de personnes. Le principe de la production de masse réduira considérablement le prix des organes, sauvera des millions de vies et augmentera considérablement la survie humaine et repoussera la date de la mort biologique.
Réalisations en bio-ingénierie
Aujourd'hui, les scientifiques sont capables de développer les rudiments de futurs organes - des organites sur lesquels diverses maladies, virus et infections sont testés afin de retracer le processusinfections et développer des contre-mesures. Le succès du fonctionnement des organites est vérifié en les transplantant dans le corps d'animaux: lapins, souris.
Il convient également de noter que la bio-ingénierie a obtenu un certain succès dans la création de tissus à part entière et même dans la croissance d'organes à partir de cellules souches, qui, malheureusement, ne peuvent pas encore être transplantées sur une personne en raison de leur inopérabilité. Cependant, pour le moment, les scientifiques ont appris à créer artificiellement du cartilage, des vaisseaux sanguins et d'autres éléments de connexion.
La peau et les os
Il n'y a pas si longtemps, des scientifiques de l'Université de Columbia ont réussi à créer un fragment d'os de structure similaire à l'articulation de la mâchoire inférieure qui la relie à la base du crâne. Le fragment a été obtenu grâce à l'utilisation de cellules souches, comme dans la culture d'organes. Un peu plus tard, la société israélienne Bonus BioGroup a réussi à inventer une nouvelle méthode de recréation d'un os humain, qui a été testée avec succès sur un rongeur - un os cultivé artificiellement a été transplanté dans l'une de ses pattes. Dans ce cas, encore une fois, des cellules souches ont été utilisées, seulement elles ont été obtenues à partir du tissu adipeux du patient et ensuite placées sur un cadre osseux de type gel.
Depuis les années 2000, les médecins utilisent des hydrogels spécialisés et des méthodes de régénération naturelle de la peau endommagée pour traiter les brûlures. Les techniques expérimentales modernes permettent de guérir les brûlures graves en quelques jours. Les sprays dits Skin Gunun mélange spécial avec les cellules souches du patient sur la surface endommagée. Il existe également des avancées majeures dans la création d'une peau fonctionnelle stable avec des vaisseaux sanguins et lymphatiques.
Croissance d'organes à partir de cellules
Récemment, des scientifiques du Michigan ont réussi à faire pousser en laboratoire une partie du tissu musculaire, qui est cependant moitié moins faible que l'original. De même, des scientifiques de l'Ohio ont créé des tissus gastriques tridimensionnels capables de produire toutes les enzymes nécessaires à la digestion.
Des scientifiques japonais ont réussi l'impossible: développer un œil humain pleinement fonctionnel. Le problème avec la transplantation est qu'il n'est pas encore possible d'attacher le nerf optique de l'œil au cerveau. Au Texas, il était également possible de faire pousser artificiellement des poumons dans un bioréacteur, mais sans vaisseaux sanguins, ce qui jette un doute sur leurs performances.
Perspectives de développement
Il ne faudra pas longtemps avant le moment de l'histoire où une personne pourra être transplantée la plupart des organes et tissus créés dans des conditions artificielles. Déjà, des scientifiques du monde entier ont développé des projets, des échantillons expérimentaux, dont certains ne sont pas inférieurs aux originaux. La peau, les dents, les os, tous les organes internes après un certain temps peuvent être créés dans des laboratoires et vendus à des personnes dans le besoin.
Les nouvelles technologies accélèrent également le développement de la bio-ingénierie. L'impression 3D, qui s'est généralisée dans de nombreux domaines de la vie humaine, sera utile pourdans le cadre de la croissance de nouveaux organes. Les bio-imprimantes 3D sont utilisées à titre expérimental depuis 2006 et, à l'avenir, elles pourront créer des modèles 3D exploitables d'organes biologiques en transférant des cultures cellulaires sur une base biocompatible.
Conclusion générale
La bio-ingénierie en tant que science, dont le but est la culture de tissus et d'organes en vue de leur transplantation ultérieure, est née il n'y a pas si longtemps. Le rythme effréné auquel elle progresse est marqué par des réalisations importantes qui sauveront des millions de vies à l'avenir.
Les os et les organes internes issus de cellules souches élimineront le besoin d'organes de donneurs, qui sont déjà rares. Déjà, les scientifiques ont beaucoup de développements, dont les résultats ne sont pas encore très productifs, mais ont un grand potentiel.
