Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
11 декабря 2016, воскресенье, 05:17
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

27 марта 2015, 11:04

Искусственное легкое

Легкие
Легкие
Wikimedia Commons

Американским ученым удалось создать миниатюрное искусственное легкое, не используя донорские органы. Такое легкое пока нельзя никому пересадить, но это уже большой прогресс на пути к созданию искусственных трехмерных органов.

До сих пор, если у человека отказывает какой-то орган, у него начинаются большие проблемы. Некоторое время, например, в случае отказа почек, позволяет продержаться диализ, но качество жизни при этом сильно снижается. Фактически, помочь может только пересадка донорского органа. Трансплантировать можно только такой орган, в котором донор не очень нуждается: либо это парный орган, либо это недавно погибший донор. Недавно появился третий вариант, когда орган просто был уже не нужен донору: женщинам, не имевшим матки, пересаживали матку пожилых родственниц, уже имевших детей. Во всех этих случаях еще надо решить проблему с иммунным ответом реципиента против донорского органа. На практике это значит, что быстро можно осуществить только родственную трансплантацию, если есть подходящий родственник. Во всех остальных случаях больному придется долго ждать и надеяться на чудо.

Гораздо проще и, как следствие, чаще происходит трансплантация костного мозга. Донору в этом случае ничего не грозит, и единственным требованием остается тканевая совместимость. Простота трансплантации костного мозга связана с двумя аспектами: во-первых, стволовые клетки крови сами по себе быстро размножаются, и, во-вторых, костный мозг не обладает такой сложной трехмерной структурой как, например, легкие или печень.

Трехмерная структура каждого органа формируется один раз, в ходе эмбрионального развития.  Разные органы в разной степени могут регенерировать и самообновляться, латая мелкие повреждения, но целиком органы человека регенерировать не могут. Организм не может сам себе отрастить новую почку. В регуляции эмбрионального развития участвует очень много молекулярных сигналов, которыми клетки обмениваются между собой, а весь остальной организм – с группой клеток, которые должны сформировать орган. Далеко не все эти сигналы расшифрованы учеными и могут быть сымитированы в пробирке, а без них нельзя получить новый функциональный орган, сколько бы стволовых клеток у вас ни было.

В качестве полумеры последнее время развивается направление, связанное с разрушением в донорских органах клеток и заселением оставшегося после этого межклеточного матрикса собственными клетками реципиента. Это делает любого донора подходящим, даже совсем не родственника, да к тому же при жизни плохо обращавшегося со своими органами.

Гораздо амбициознее выглядит задача научиться выращивать органы или их функциональные элементы совсем не прибегая к донорским органам.

Функциональный элемент легкого – это трубочка (бронхиола) и находящийся на ее конце мешочек (альвеола). Воздух поступает по трахее в бронхи, бронхи ветвятся, и самые тонкие веточки на концах – это и есть бронхиолы. К поверхности альвеол подходят кровеносные сосуды, и там и происходит газообмен. Вся эта почти фрактальная конструкция нужна, чтобы максимально увеличить площадь газообмена.

Строение бронхов

Именно этот «мономер» легкого – трубочку с мешочком на конце и удалось вырастить американским ученым. В эмбриогенезе легкие начинают развиваться на третьей неделе после оплодотворения как выросты из передней (верхней) части будущего пищеварительного тракта. Это орган преимущественно энтодермального происхождения. Способ превратить плюрипотентные стволовые клетки в энтодерму ученые нашли уже некоторое время назад, для этого достаточно добавить к клеткам активин А. Чтобы направить клетки на дальнейший путь превращения в легочные клетки, авторам работы пришлось подобрать еще целый ряд активаторов и ингибиторов различных сигнальных путей, регулирующих рост и дифференцировку клеток.

В итоге у них получились сфероиды, состоящие из тех же типов клеток, что и альвеолы, и воздуховодные пути, напоминающие бронхиолы. Больше всего получившиеся структуры похожи на легкие на определенном этапе эмбрионального развития.  Ученые не предоставляли культивируемым клеткам дополнительного матрикса или каких-то других внешних структур, чтобы помочь пространственной организации. Всеми процессами они управляли, активируя и ингибируя сигнальные пути.

В лабораторных условиях органоиды просуществовали около 100 дней. Пока еще рано говорить о том, что ученые получили органы, подходящие для трансплантации, но это уже существенный шаг вперед. Уже сейчас на полученных органоидах можно изучать особенности эмбрионального развития легких и эффекты потенциальных лекарств.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM iPhone MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика Анастасия Волочкова «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы сердце сериалы Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.