TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Молли Стивенс: Новый способ выращивания кости
Filmed:
Readability: 4.3
1,271,408 views
Что требуется для выращивания костей в большом количестве? Типичная регенерация кости, при которой костная ткань из бедра пациента пересаживается на повреждённую кость другой части организма, происходит не бесконечно и может вызывать сильную боль спустя несколько лет после операции. В своём докладе Молли Стивенс представляет новый способ применения стволовых клеток, при котором используется врождённая способность кости восстанавливаться и безболезненно производить большие количества костной ткани.
Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
As humans, it's in our nature
0
462
1699
В нашей человеческой природе
лежит желание
лежит желание
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
улучшить своё здоровье
и уменьшить свои страдания.
и уменьшить свои страдания.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
Какие бы испытания
ни были в нашей жизни,
ни были в нашей жизни,
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
будь то рак, диабет, болезни
сердца или даже сломанные кости,
сердца или даже сломанные кости,
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
мы хотим попытаться
улучшить своё здоровье.
улучшить своё здоровье.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
Я заведую биометрической лабораторией.
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
Я восхищаюсь тем,
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
как оригинально люди
использовали материалы
использовали материалы
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
в своём теле в разные времена.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Возьмём, к примеру, эту прекрасную
синюю перламутровую ракушку.
синюю перламутровую ракушку.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
На самом деле, её использовал народ майя
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
в качестве зубных протезов.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
Мы точно не знаем,
почему они это делали.
почему они это делали.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
Она прочная и рассчитана
на длительное пользование.
на длительное пользование.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
Но у неё также есть другие
очень хорошие свойства.
очень хорошие свойства.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
Если её вставить в челюстную кость,
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
она может соединиться с челюстью.
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
Благодаря хорошо развитым
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
технологиям обработки изображения
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
мы знаем, что часть этого соединения
происходит потому,
происходит потому,
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
что этот материал сделан
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
очень специфическим образом,
обладает прекрасным химическим составом
обладает прекрасным химическим составом
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
и строением.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
И я считаю, что мы можем рассматривать
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
использование синей
перламутровой ракушки майя
перламутровой ракушки майя
01:15
as the first real application
25
63408
1520
как первое реальное применение
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
технологии Bluetooth.
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Смех)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
Но если мы рассмотрим
историю применения людьми
историю применения людьми
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
разных материалов в организме,
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
то в этом плане очень изобретательными
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
часто оказывались физики.
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Они использовали всевозможные средства.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Один из моих любимых примеров —
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
это история сэра Гарольда Ридли,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
который был знаменитым офтальмологом
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
или, по крайней мере, стал им.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
Во время Второй мировой войны
он заметил,
он заметил,
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
что у пилотов,
вернувшихся после заданий,
вернувшихся после заданий,
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
внутри глаз
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
были маленькие осколки
какого-то вещества,
какого-то вещества,
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
застрявшего там.
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
Самое интересное заключалось в том,
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
что это вещество не вызывало
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
никакого воспалительного процесса.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Он обнаружил,
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
что это были маленькие осколки пластика
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
от верхней части
истребителей «Спитфайр».
истребителей «Спитфайр».
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Благодаря этому он предложил
данный материал
данный материал
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
в качестве нового вещества
для внутриглазных линз.
для внутриглазных линз.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
Оно называется полиметилметакрилат (ПММА)
и сейчас используется
и сейчас используется
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
миллионами людей каждый год
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
и помогает предотвратить катаракту.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
И этот пример, по-моему,
действительно хорош,
действительно хорош,
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
потому что он напоминает нам
о том, что раньше
о том, что раньше
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
люди часто выбирали материалы
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
на основе их биоинертности.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
В основном они выполняли
механические функции.
механические функции.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
Вы внедряли их в организм
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
и не получали неблагоприятной реакции.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
Я хочу вам показать,
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
что в регенеративной медицине
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
мы отбросили идею
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
использования биоинертного материала.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
Мы активно ищем материалы,
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
которые будут биоактивными
и будут взаимодействовать с телом,
и будут взаимодействовать с телом,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
и, более того, мы сможем
поместить их в организм,
поместить их в организм,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
где они будут выполнять свои функции,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
а потом растворяться с течением времени.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Если рассмотреть это с помощью схемы,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
то она покажет наше представление
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
о типичном подходе к выращиванию тканей.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
У нас есть клетки пациентов.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
Мы помещаем их на материал,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
который можем сделать
очень сложным, если захотим.
очень сложным, если захотим.
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
Потом можем вырастить ткани
в лаборатории
в лаборатории
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
или поместить обратно
в тело пациента.
в тело пациента.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
Этот подход используется по всему миру,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
включая нашу лабораторию.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
Одно из важных наблюдений
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
за стволовыми клетками
заключается в том,
заключается в том,
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
что из них могут возникать
разные ткани.
разные ткани.
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
Они хотят стать различными
биологическими тканями.
биологическими тканями.
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
А мы хотим удостовериться, что среда,
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
в которую мы их помещаем,
содержит достаточно информации,
содержит достаточно информации,
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
благодаря которой
они могут стать именно той
они могут стать именно той
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
необходимой тканью.
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
Если мы представляем себе
разные виды тканей,
разные виды тканей,
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
которые по мнению людей
могут восстанавливаться
могут восстанавливаться
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
в разных лабораториях мира,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
то так можно думать о любой ткани.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
Дело в том, что структура этих тканей
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
разная и будет зависеть от того,
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
есть ли у вашего пациента
какая-нибудь основная болезнь,
какая-нибудь основная болезнь,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
а также от ряда условий, например,
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
как будет идти
восстановление этой ткани.
восстановление этой ткани.
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
Нужно уделить пристальное внимание
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
используемым материалам,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
их биохимии и механике,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
а также многим другим свойствам.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
Все наши ткани имеют очень
разные восстановительные способности.
разные восстановительные способности.
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
Вот мы видим бедного Прометея,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
который выбрал довольно
хитрый род деятельности,
хитрый род деятельности,
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
и был наказан греческими богами.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Его приковали к скале, и каждый день
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
прилетал орёл и клевал его печень.
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
Конечно, его печень должна была
восстанавливаться каждый день.
восстанавливаться каждый день.
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
Так день за днём его наказывали
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
боги веками.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
А печень всё восстанавливается
таким прекрасным образом.
таким прекрасным образом.
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
Если мы рассмотрим другие ткани,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
например, хрящ,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
то даже самая простая трещина
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
затруднит ваши действия
по восстановлению хряща.
по восстановлению хряща.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
Поэтому для разных тканей
будут разные способы их регенерации.
будут разные способы их регенерации.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
Кость представляет собой
промежуточный этап.
промежуточный этап.
04:51
and this is one of the tissues
that we work on a lot in our lab.
that we work on a lot in our lab.
116
279216
2900
Над этим видом ткани
мы много работаем в лаборатории.
мы много работаем в лаборатории.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
На самом деле, кость
хорошо восстанавливается.
хорошо восстанавливается.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Так и должно быть.
Вероятно, у всех были переломы
Вероятно, у всех были переломы
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
в какой-то период жизни.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
Вот один способ, который поможет вам
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
восстановить перелом.
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
Эта процедура называется
сбором подвздошного гребня.
сбором подвздошного гребня.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
Хирург берёт
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
немного костной ткани
из подвздошного гребня,
из подвздошного гребня,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
который находится вот здесь,
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
и пересаживает её
в другую часть организма.
в другую часть организма.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
Процедура хорошая и действующая,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
так как используется
ваша собственная кость.
ваша собственная кость.
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
Хорошо образуются
новые кровеносные сосуды,
новые кровеносные сосуды,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
что указывает на хорошее кровоснабжение.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
Но есть проблема:
можно взять только вот столько ткани,
можно взять только вот столько ткани,
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
а когда сделаете операцию,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
ваши пациенты, вероятно,
будут ощущать резкую боль
будут ощущать резкую боль
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
в месте повреждения даже спустя
два года после операции.
два года после операции.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
Мы размышляли над тем,
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
что потребность в восстановлении
костей, конечно, велика,
костей, конечно, велика,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
но данный подход с использованием
подвздошного гребня
подвздошного гребня
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
имеет много ограничений.
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
Может, мы могли бы воссоздать
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
образование кости в самом теле
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
при необходимости,
а затем сделать пересадку
а затем сделать пересадку
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
без тех болезненных последствий,
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
которые появляются вследствие
сбора подвздошного гребня?
сбора подвздошного гребня?
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
Мы так и сделали.
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
Мы снова задействовали подход
типичного выращивания тканей.
типичного выращивания тканей.
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
Но совсем по-другому.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
Мы во многом его упростили
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
и избавились от большого
количества этапов:
количества этапов:
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
сбора клеток пациента,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
помещения их
в прихотливую химическую среду,
в прихотливую химическую среду,
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
а также
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
выращивания этих клеточных каркасов
в лаборатории.
в лаборатории.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
Мы сосредоточились
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
на строении материи
и её весьма простом создании.
и её весьма простом создании.
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
Так как мы с умом
подошли к этому вопросу,
подошли к этому вопросу,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
то смогли создать много костной ткани
06:32
using this approach.
157
380877
1646
благодаря данному подходу.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
Мы использовали тело
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
в качестве катализатора,
который помог нам
который помог нам
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
создать много новых костей.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
Мы называем такой подход
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
биореактором в естественных условиях.
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
Благодаря ему мы смогли
создать много новых костей.
создать много новых костей.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Я расскажу вам об этом подходе.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
Так что же мы делаем?
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
У людей есть слой стволовых клеток
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
на наружной стороне трубчатых костей.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
Этот слой называется надкостницей.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
Обычно он
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
очень тесно связан с основной костью
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
и содержит стволовые клетки.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
Эти клетки имеют важное значение
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
для развивающегося эмбриона.
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
Они также пробуждаются,
если у вас возник перелом,
если у вас возник перелом,
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
и помогают восстановить кость.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
Итак, мы берём слой надкостницы.
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
Мы разработали способ
введения под этот слой
введения под этот слой
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
жидкости, которая за 30 секунд
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
превратится в достаточно твёрдый гель
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
и отдалит надкостницу от кости.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
По сути, возникает
искусственная полость,
искусственная полость,
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
которая находится как рядом с костью,
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
так и с богатым слоем стволовых клеток.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
Мы проникаем в надрез размером
с булавочное отверстие так,
с булавочное отверстие так,
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
что другие клетки тела туда не попадают.
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
Затем эта искусственная полость
биореактора
биореактора
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
вызывает размножение стволовых клеток.
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
Они образуют много новой ткани.
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
После со временем вы сможете
собрать эту ткань
собрать эту ткань
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
и использовать её
в другой части организма.
в другой части организма.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Это гистологический диапозитив того,
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
что мы видим, когда занимаемся
данным процессом.
данным процессом.
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
По сути, мы видим
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
очень много костной ткани.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
На картинке вы видите середину ноги
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
и костный мозг.
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
Вы видите исходную кость,
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
и где она заканчивается.
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
Слева находится новая кость,
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
выращенная в полости биореактора.
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
Вы даже можете её увеличить.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
То разграничение, которое вы видите
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
между исходной и новой костями,
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
является маленьким недостатком.
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
Теперь хирург может приступить к делу
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
и собрать новую костную ткань,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
а надкостница снова нарастёт,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
и нога остаётся
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
в том же виде,
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
как будто вас не оперировали раньше.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Последующие болевые ощущения
очень слабы
очень слабы
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
по сравнению с процедурой
сбора подвздошного гребня.
сбора подвздошного гребня.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
Вы можете вырастить
разное количество костей
разное количество костей
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
в зависимости от того,
сколько геля туда вливаете.
сколько геля туда вливаете.
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
Поэтому данный вид процедуры
основан на потребности.
основан на потребности.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
Во время нашей работы
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
эта процедура получила
большую огласку в прессе,
большую огласку в прессе,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
так как это был
действительно хороший способ
действительно хороший способ
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
создания новой костной ткани.
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
К нам обратилось
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
много разных людей, которые
заинтересовались этой процедурой.
заинтересовались этой процедурой.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
Следует отметить,
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
что иногда эти обращения очень странные
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
и немного неожиданные.
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
Самое интересное обращение
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
я получила
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
от команды американских футболистов,
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
которые захотели себе
черепа двойной толщины
черепа двойной толщины
09:25
made on their head.
229
553866
4281
в голове.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Получая подобные обращения
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
и будучи британкой,
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
выросшей во Франции,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
я склонна быть очень резкой и прямой.
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
Поэтому мне пришлось
объяснить им подробно,
объяснить им подробно,
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
что у них особый случай,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
и это не то, что следует
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
защищать в первую очередь.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Смех)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Аплодисменты)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Итак, это был наш подход
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
и простые материалы.
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
Мы тщательно размышляли над этим.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
Мы знаем, что клетки
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
в теле и эмбрионе, развиваясь,
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
образуют разные виды тканей и хряща.
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
Мы разработали гель,
немного отличающийся
немного отличающийся
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
по своей природе и химическому составу,
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
поместили его в организм,
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
а взамен получили 100-процентный хрящ.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Думаю, данный подход
хорошо использовать
хорошо использовать
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
для предварительно
запланированных процедур.
запланированных процедур.
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
Но это как раз то, что действительно
надо планировать заранее.
надо планировать заранее.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Другим видам операций
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
определённо необходимы
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
подходы с использованием
клеточных каркасов.
клеточных каркасов.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
При проектировании
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
других каркасов
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
необходима разноплановая команда.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
В нашей команде есть химики,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
клеточные биологи, хирурги,
даже физики.
даже физики.
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
Все объединяются
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
и тщательно работают
над созданием материалов.
над созданием материалов.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
Мы хотим, чтобы они
располагали информацией,
располагали информацией,
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
благодаря которой мы сможем
управлять клетками.
управлять клетками.
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
Информация должна быть простой
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
и без проблем попадать в клинику.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
Мы много размышляем
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
и пытаемся понять
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
строение тканей в организме.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
Представим кость.
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
Очевидно, что это моя любимая ткань.
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
Мы увеличиваем изображение и видим —
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
даже если вы ничего не знаете
о структуре кости —
о структуре кости —
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
как красиво она устроена,
очень красиво организована.
очень красиво организована.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
Тут много кровеносных сосудов.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
Если мы снова увеличим изображение,
то увидим, что клетки
то увидим, что клетки
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
окружены трёхмерным
цитоплазматическим матриксом
цитоплазматическим матриксом
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
из нановолокон,
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
которые передают информацию клеткам.
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
Если увеличить изображение ещё раз,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
то видно, что костный матрикс
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
вокруг клеток хорошо устроен
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
на наноуровне.
Это гибридный материал:
Это гибридный материал:
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
одна часть органическая,
другая — неорганическая.
другая — неорганическая.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
Так появилась целая область исследований
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
развивающихся материалов
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
с гибридной структурой.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
Я покажу только два примера
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
изготовленных нами материалов
с такой структурой,
с такой структурой,
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
которую можно создать.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
Здесь представлен очень мягкий
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
гибридный материал,
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
удивительно упругий
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
и нехрупкий.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
А неорганический материал был бы хрупким
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
и не получился бы
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
таким прочным и упругим.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Я хочу отметить,
12:04
many of the scaffolds we make
are porous, and they have to be,
are porous, and they have to be,
299
712402
2715
что наши клеточные каркасы простые.
Так и должно быть,
Так и должно быть,
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
потому что требуется, чтобы там
формировались кровеносные сосуды.
формировались кровеносные сосуды.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
Часто поры
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
намного больше клеток.
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
Хотя это и трёхмерное изображение,
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
клетка может выглядеть больше,
чем немного кривая поверхность,
чем немного кривая поверхность,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
Это не совсем естественно.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Можно продумать
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
создание клеточных каркасов
слегка изменённых размеров,
слегка изменённых размеров,
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
которые могли бы окружить клетки
в трёхмерном матриксе
в трёхмерном матриксе
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
и предоставить им больше информации.
12:29
And there's a lot of work going
on in both of these areas.
on in both of these areas.
310
737890
3567
Большая работа ведётся
в данных областях.
в данных областях.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
И в конце я хочу рассказать
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
о применении данного подхода к лечению
сердечно-сосудистых заболеваний,
сердечно-сосудистых заболеваний,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
так как это большая
клиническая проблема.
клиническая проблема.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
Мы знаем,
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
что, к сожалению, если у вас
сердечный приступ,
сердечный приступ,
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
ткань начинает отмирать,
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
и со временем исход
может быть плачевным.
может быть плачевным.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
Было бы замечательно,
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
если бы мы могли предотвратить процесс
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
отмирания ткани
или помочь ей восстановиться.
или помочь ей восстановиться.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
По всему миру проводится множество
экспериментов над стволовыми клетками.
экспериментов над стволовыми клетками.
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
Используются различные виды клеток.
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
И тут возникает общая проблема:
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
зачастую клетки отмирают
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
после вживления.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
Можно вживить их в сердце
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
или в кровеносную систему,
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
но, в любом случае, мы не в состоянии
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
получить подходящее количество клеток,
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
которые достигнут
нужного нам местоположения
нужного нам местоположения
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
и смогут обеспечить
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
клеточную регенерацию,
что позволило бы нам
что позволило бы нам
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
получить хорошие клинические результаты.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Поэтому мы также,
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
как и многие другие учёные,
размышляем над проблемой
размышляем над проблемой
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
разработки необходимых
для этого материалов.
для этого материалов.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
Тут есть отличия.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
Нам всё ещё нужна
химия, механика,
химия, механика,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
занимательная топография.
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
Нам нужны интересные способы
окружения клеток.
окружения клеток.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
Самим клеткам,
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
вероятно, понравился бы материал,
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
который может стать проводником,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
так как клетки будут хорошо реагировать
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
и передавать друг другу сигналы.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
Сейчас вы видите,
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
как синхронно они сталкиваются
с материалами.
с материалами.
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
Развитие происходит
14:15
that's going on.
349
843255
2114
очень захватывающе.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Подводя итоги, я хотела бы сказать,
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
что возможность работать
в данной области,
в данной области,
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
которая для всех нас
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
является не только
очень увлекательной наукой,
очень увлекательной наукой,
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
но и возможностью
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
благотворно влиять на пациентов,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
как взрослых, так и детей,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
представляет большую честь.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
И за это я вам тоже благодарна.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
Спасибо.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
Molly Stevens - Biomaterials researcherMolly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue.
Why you should listen
At Imperial College London, Molly Stevens heads a highly multidisciplinary research group that designs bioactive materials for regenerative medicine and biosensing. It's fundamental science with an eye to practical applications as healthcare products.
Among the products from her lab: an engineered bone, cardiac tissue suitable for use in transplants, and disease-sensing nanoparticle aggregates that change color in the presence of even tiny quantities of cancer-related enzymes, making early sensing possible. As Stevens told The Lancet: "It's right down at the nanoscience level. It's really exciting stuff, but it actually results in something very tangibly useful."
Molly Stevens | Speaker | TED.com