Ihmiskunnan, nimittäin tieteen ja teknologian, jälkiteollinen kehitysvauhti on niin suuri, ettei niitä olisi voitu kuvitella 100 vuotta sitten. Se, mitä ennen luettiin vain populaarissa tieteiskirjallisuudessa, on nyt ilmestynyt todelliseen maailmaan.
Lääketieteen kehitystaso 2000-luvulla on korkeampi kuin koskaan. Aiemmin tappaviksi pidettyjä sairauksia hoidetaan menestyksekkäästi nykyään. Onkologian, AIDSin ja monien muiden sairauksien ongelmia ei kuitenkaan ole vielä ratkaistu. Onneksi näihin ongelmiin löytyy lähitulevaisuudessa ratkaisu, joista yksi on ihmiselinten viljely.
Biotekniikan perusteet
Tiede, joka käyttää biologian informaatiopohjaa ja käyttää analyyttisiä ja synteettisiä menetelmiä ongelmien ratkaisemiseen, sai alkunsa ei niin kauan sitten. Toisin kuin perinteinen tekniikka, joka käyttää toiminnassaan teknisiä tieteitä, lähinnä matematiikkaa ja fysiikkaa, biotekniikka menee pidemmälle ja käyttää innovatiivisia menetelmiä molekyylibiologian muodossa.
Yksi äskettäin lyödyn tieteellisen ja teknisen alan päätehtävistä on keinotekoisten elinten viljely laboratoriossa niiden siirtämistä varten potilaan kehoon, jonka elin on vaurioitunut tai huonontunut. Kolmiulotteisten solurakenteiden perusteella tiedemiehet ovat edistyneet tutkiessaan erilaisten sairauksien ja virusten vaikutusta ihmisen elinten toimintaan.
Valitettavasti nämä eivät toistaiseksi ole täysimittaisia elimiä, vaan vain organelleja - alkeita, keskeneräinen kokoelma soluja ja kudoksia, joita voidaan käyttää vain koenäytteinä. Niiden suorituskykyä ja elinkelpoisuutta on testattu koe-eläimillä, pääasiassa erilaisilla jyrsijöillä.
Historiallinen viite. Transplantologia
Biotekniikan kasvua tieteenä edelsi pitkä biologian ja muiden tieteiden kehityskausi, jonka tarkoituksena oli tutkia ihmiskehoa. Jo 1900-luvun alussa elinsiirto sai sysäyksen kehitykselleen, jonka tehtävänä oli tutkia mahdollisuutta siirtää luovuttajaelin toiselle henkilölle. Luovuttajaelimiä jonkin aikaa säilyttävien tekniikoiden luominen sekä kokemuksen ja yksityiskohtaisten siirtosuunnitelmien saatavuus mahdollisti kirurgien kaikki alta maailmasta onnistuneesti siirtämään elimet, kuten sydämen, keuhkot ja munuaiset 60-luvun lopulla.
Tällä hetkellä elinsiirtoperiaate on tehokkain, jos potilas on hengenvaarassa. Suurin ongelma on akuutti pula luovuttajista. Potilaat voivatodottamaan vuoroaan vuosia odottamatta sitä. Lisäksi on suuri riski, että siirretty luovuttajaelin ei juurdu vastaanottajan elimistöön, koska potilaan immuunijärjestelmä pitää sitä vieraana esineenä. Tämän ilmiön vastakohtana keksittiin immunosuppressantteja, jotka kuitenkin pikemminkin lamauttavat kuin parantavat - ihmisen immuniteetti heikkenee katastrofaalisesti.
Keinotekoisen luomisen edut siirtoon verrattuna
Yksi tärkeimmistä kilpailueroista elinten kasvatusmenetelmän ja luovuttajan siirron välillä on se, että laboratoriossa voidaan tuottaa elimiä tulevan vastaanottajan kudosten ja solujen perusteella. Pohjimmiltaan käytetään kantasoluja, joilla on kyky erilaistua tiettyjen kudosten soluiksi. Tiedemies pystyy hallitsemaan tätä prosessia ulkopuolelta, mikä vähentää merkittävästi riskiä siitä, että ihmisen immuunijärjestelmä hylkää elimen tulevaisuudessa.
Lisäksi keinotekoisen elinten viljelymenetelmällä voidaan tuottaa rajattomasti niitä, mikä täyttää miljoonien ihmisten elintärkeät tarpeet. Massatuotannon periaate alentaa merkittävästi elinten hintaa, säästää miljoonia ihmishenkiä ja lisää merkittävästi ihmisten eloonjäämistä ja siirtää biologisen kuoleman päivämäärää pidemmälle.
Saavutukset biotekniikassa
Nykyään tiedemiehet pystyvät kasvattamaan tulevien elinten alkioita – organelleja, joilla testataan erilaisia sairauksia, viruksia ja infektioita prosessin jäljittämiseksiinfektioita ja kehittää vastatoimia. Organellien toiminnan onnistuminen tarkistetaan siirtämällä ne eläinten elimistöön: kaneihin, hiiriin.
On myös syytä huomata, että biotekniikalla on saavutettu jonkin verran menestystä täysimittaisten kudosten luomisessa ja jopa elimien kasvattamisessa kantasoluista, joita ei valitettavasti voida vielä siirtää ihmiselle käyttökyvyttömyyden vuoksi. Tällä hetkellä tiedemiehet ovat kuitenkin oppineet luomaan keinotekoisesti rustoa, verisuonia ja muita yhdistäviä elementtejä.
Iho ja luut
Ei niin kauan sitten Columbian yliopiston tutkijat onnistuivat luomaan luunpalasen, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin alaleuan nivel, joka yhdistää sen kallon pohjaan. Fragmentti saatiin käyttämällä kantasoluja, kuten elinten viljelyssä. Hieman myöhemmin israelilainen Bonus BioGroup onnistui keksimään uuden menetelmän ihmisen luun luomiseksi, jota testattiin onnistuneesti jyrsijällä - keinotekoisesti kasvatettu luu siirrettiin sen tassuihin. Tässäkin tapauksessa käytettiin kantasoluja, jotka vain saatiin potilaan rasvakudoksesta ja asetettiin sen jälkeen geelimäiselle luurungolle.
Lääkärit ovat käyttäneet 2000-luvulta lähtien erikoistuneita hydrogeelejä ja menetelmiä vaurioituneen ihon luonnolliseen uudistamiseen palovammojen hoitoon. Nykyaikaiset kokeelliset tekniikat mahdollistavat vakavien palovammojen parantamisen muutamassa päivässä. Niin sanotut Skin Gun -suihkeeterityinen seos potilaan kantasolujen kanssa vaurioituneelle pinnalle. Myös vakaan ja toimivan ihon luomisessa, jossa on veri- ja imusuonet, on edistytty merkittävästi.
Elinten kasvattaminen soluista
Äskettäin Michiganin tutkijat onnistuivat kasvattamaan lihaskudoksen laboratorioosassa, joka kuitenkin on puolet heikompi kuin alkuperäinen. Vastaavasti Ohion tiedemiehet loivat kolmiulotteisia mahakudoksia, jotka pystyivät tuottamaan kaikki ruuansulatukseen tarvittavat entsyymit.
Japanilaiset tiedemiehet ovat tehneet melkein mahdotonta – kasvattaneet täysin toimivan ihmissilmän. Elinsiirron ongelmana on, että silmän näköhermoa ei ole vielä mahdollista kiinnittää aivoihin. Teksasissa oli myös mahdollista kasvattaa keinotekoisesti keuhkoja bioreaktorissa, mutta ilman verisuonia, mikä kyseenalaistaa niiden suorituskyvyn.
Kehitysnäkymät
Ei ole kauaa historian hetkestä, jolloin ihmiselle voidaan siirtää suurin osa keinotekoisissa olosuhteissa luoduista elimistä ja kudoksista. Tiedemiehet ympäri maailmaa ovat jo kehittäneet projekteja, kokeellisia näytteitä, joista osa ei ole huonompi kuin alkuperäiset. Iho, hampaat, luut, kaikki sisäelimet voidaan jonkin ajan kuluttua luoda laboratorioissa ja myydä niitä tarvitseville.
Uudet teknologiat kiihdyttävät myös biotekniikan kehitystä. 3D-tulostus, josta on tullut laajalle levinnyt monilla ihmiselämän aloilla, on hyödyllinenosana uusien elinten kasvattamista. 3D-biotulostimia on käytetty kokeellisesti vuodesta 2006 lähtien, ja tulevaisuudessa niillä pystytään luomaan 3D-kelpoisia malleja biologisista elimistä siirtämällä soluviljelmiä bioyhteensopivalle pohjalle.
Yleinen johtopäätös
Biotekniikka tieteenä, jonka tarkoituksena on kudosten ja elinten viljely niiden jatkosiirtoa varten, syntyi ei niin kauan sitten. Hänen edistyksensä hurjalla tahdilla on merkittäviä saavutuksia, jotka säästävät miljoonia ihmishenkiä tulevaisuudessa.
Kantasoluista kasvaneet luut ja sisäelimet poistavat jo ennestään pulaa olevan luovuttajaelinten tarpeen. Tiedemiehillä on jo paljon kehitystä, joiden tulokset eivät ole vielä kovin tuottavia, mutta niillä on suuri potentiaali.
