TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Энтони Альта про выращивание новых органов
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
Передовая лаборатория Энтони Альта выращивает человеческие органы -- от мышц до кровеносных сосудов и даже более сложных. На TEDMED он показывает результаты своей биоинжинерной работы с фантастичными штуковинами, как похожий на печку биореактор (разогретый до 36,6 С) и устройство, "печатающую" человеческую ткань.
Anthony Atala - Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
This is actually a painting
0
0
3000
Это картина,
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
которая висит в библиотеке Кэунтвэй Гарвардской медицинской школы.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
И на ней изображена первая в мире трансплантация органа.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
На переднем плане вы видите Джо Мюрея,
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
который подготавливает пациента к трансплантации,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
а на заднем плане - Хартвела Харисона,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
руководителя отделения урологии Гарварда,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
который извлекает почку.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
Почка это первый орган,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
который был пересажен человеку.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
Это было в 1954.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
55 лет назад
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
они до сих пор имеют дело с весьма схожими проблемами
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
как и много десятилетий назад.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Конечно, был сделан значительный прогресс, было спасено много жизней.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
Но мы испытываем огромный дефицит органов.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
За последнее десятилетие, количество пациентов,
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
которые ожидают трансплантации, удвоилось.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
В то же время, количество органов для трансплантации
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
остается практически неизменным.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Это имеет непосредственное отношение
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
к нашему стареющему населению. Мы просто стареем.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Медицина делает все возможное
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
что бы сохранить наши жизни.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Но с возрастом, наши органы начинают отказывать чаще.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
И это испытание,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
не только для органов, но и для тканей.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
Мы пытаемся заменить поджелудочную железу,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
пытаемся заменить нервы, которые могут помочь нам с болезнью Паркинсона.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
Это основные положения.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Это действительно ошеломляющая статистика.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
Каждые 30 секунд
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
пациент умирает от болезней,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
которые могли бы быть излечены регенерацией или заменой тканей.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Ну, и что же мы с этим можем сделать?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Сегодня вечером мы говорили о стволовых клетках.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
И Это один из способов добиться поставленной цели.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Но нет способа доставки стволовых клеток в организм пациента,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
если говорить конкретно о лечении органов.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
А не было бы лучше, если бы наше тело могло восстанавливаться?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Не было бы замечательно, если бы мы смогли обуздать
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
возможности своих тел, что бы самих себя исцелять?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Это не такая уж чуждая идея.
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
Это происходит на Земле каждый день.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Это же описание саламандры.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Саламандры имеют удивительные способности к регенерации.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Вот небольшое видео.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
У этой саламандры повреждение конечности.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
Это настоящие фотографии,
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
синхронные фотографии, демонстрирующие регенерацию конечности
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
за несколько дней.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Вы видите шрамоподобное образование.
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
И этот шрам вырастает
02:46
a new limb.
53
151000
2000
в новую конечность.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Итак, саламандра может это делать.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
Почему же мы не можем? Почему люди не регенерируют?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
Ну, вообще-то мы можем регенерировать.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
В ваших организмах много органов
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
и каждый орган в вашем теле
03:03
has a cell population
59
168000
2000
имеет набор клеток
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
которые готовы заменить собой поврежденные. Это происходит каждый день.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
Когда вы взрослеете, когда выростаете.
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
Ваши кости обновляются каждые 10 лет.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
Ваша кожа обновляется каждые две недели.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Так что ваше тело постоянно регенерирует.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Проблемы возникают во время травмы.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
Во время травмы или болезни,
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
первая реакция организма
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
изолировать повреждение от остальной части организма.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
В сущности, организм хочет предотвратить заражение,
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
и изолирует себя или свои органы внутри тела,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
или ваша кожа, первая реакция которой
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
создать шрам,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
который изолирует организм от внешней среды.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
Итак, как же нам обуздать эту силу?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Один из способов достичь этого
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
это использование умных биоматериалов.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Как это работает? Ну, тут слева
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
вы видите поврежденную уретру.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Это канал, который соединяет мочевой пузырь с наружной частью тела.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Как видите - он поврежден.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
Фактически, мы обнаружили, что можно использовать эти умные биоматериалы,
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
что их можно использовать как мост.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Если вы построите такой мост и изолируете
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
от внешней среды,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
тогда вы в состоянии создать такой мост и клетки,
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
которые регенерируют в вашем теле,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
смогут пересечь этот мост и занять это пространство.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
Именно это мы тут и наблюдаем.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Это умные биоматериалы
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
которые мы используем, что бы лечить пациентов.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Поврежденную уретру вы видите слева.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
Посередине - мы использовали этот биоматериал.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
И наконец, через шесть месяцев - справа,
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
вы видите востановленую уретру.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Выходит, что ваше тело может регенерировать,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
но только на небольших расстояниях.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Максимальное эффективное расстояние для регенерации
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
всего лишь около одного сантиметра.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
Итак, мы можем использовать эти умные биоматериалы
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
но только на растояниях около сантиметра,
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
что бы закрывать эти поврежденные участки.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
Значит, мы все-таки регенерируем, но только в небольшом масштабе.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Так что бы нам теперь делать,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
если поврежден орган большого размера?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Что нам делать, когда мы имеем повреждение
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
структур, которые значительно больше
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
чем один сантиметр?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Тогда мы можем начать использовать клетки.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
Стратегия тут следующая. Если пациент пришел к нам
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
с больным или травмированным органом,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
можно взять очень маленький кусочек ткани из этого органа,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
меньше чем половина почтовой марки,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
далее можно разделить этот кусочек ткани,
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
и посмотреть на его базовые составные части,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
клетки пациента,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
извлечь эти клетки,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
вырастить и размножить их вне тела в большом количестве,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
а потом мы сможем использовать полученный материал как подложку.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Для невооруженного глаза он выглядят как кусок блузки,
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
или рубашки, но на самом деле
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
этот довольно сложный материал
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
и он спроектированы таким образом, что бы разлагаться внутри тела.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
Он полностью растворяются через несколько месяцев.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Он работают только как транспорт для доставки клеток.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Он доставляют клетки в организм. Позволяет
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
клеткам регенерировать в новую ткань,
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
а как только ткань востановилась, подложка растворяется.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Именно это мы сделали с этим куском мышцы.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Здесь показан кусок мышцы и как мы работали со
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
структурами, чтобы сконструировать мышцу.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Мы взяли клетки, размножили их,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
поместили клетки на материале-подложке,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
а потом имплантировали этот материал пациенту.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Но, на самом деле, до того как имплантировать подложку,
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
мы тренируем ее.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Мы хотим убедиться, что мы натренировали
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
эту мышцу, так что она будет знать, что делать
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
как только мы ее имплантируем пациенту.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
Именно это вы тут видите. Это
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
мускульный био-реактор,
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
который тренирует мышцу на сжатие и растяжение
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Хорошо. Все что мы тут видим - это плоская структура
06:49
the muscle.
143
394000
2000
мышцы.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
А что же с другими структурами?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Это сконструированный кровеносный сосуд.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Очень похож на то, что мы только что демонстрировали, но немного сложнее.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Мы берем подложку,
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
и фактически - подложка это как лист бумаги.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
И потом мы можем свернуть в трубочку эту подложку.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
Для создания кровеносного сосуда мы используем такую же стратегию.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Сосуды состоят из двух разных типов клеток.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
Мы берем мышечные клетки и обклеиваем
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
или скорее покрываем внешнюю сторону сосуда ими,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
очень похоже на выпечку слоеного пирога, если вы его когда-то делали.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Размещаем мышечные клетки на внешней стороне.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Сосудистые выстилающие клетки внутри.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Теперь у нас есть полностью покрытая клетками подложка.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Теперь ложим ее в устройство похожее на печь.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
В ней создаются такие же условия, как и в человеческом теле,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 градусов Цельсия,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 процентов кислорода.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Потом ее надо натренировать, как вы уже видели на записи.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
И справа вы видите воссозданую сонную артерию.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Это артерия, которая идет от шеи к мозгу.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
А этот рентгеновский снимок показывает
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
чистый, работающий кровеносный сосуд.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Более сложные структуры
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
как сосуды, уретры, которые я вам показывал,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
определенно более сложные,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
поскольку используется два разных типа клеток.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Но, в основном, они используются как трубопровод в организме.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Жидкости или воздуху разрешено проходить
08:11
at steady states.
173
476000
2000
постоянно.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Они и близко не такие сложные как полые органы.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Полые органы имею намного более сложное строение,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
потому что эти органы работают по требованию.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Мочевой пузырь - это один из таких органов.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Идея та же, мы берем очень маленький кусочек мочевого пузыря,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
менше половинки почтовой марки.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
Потом мы разделяем ткань на части
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
на две независимые составляющие,
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
мышечную ткань и специализированную ткань мочевого пузыря.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Мы выращиваем клетки вне тела в больших количествах.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Для выращивания клеток, взятых из органа, требуется около четырех недель.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Потом мы берем подложку, которой придается форма мочевого пузыря.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Внутреннюю часть мы покрываем выстилающими клетками мочевого пузыря.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
А внешнюю - мышечными клетками.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Затем мы помещаем все это в устройство, напоминающее печьку.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Через шесть, восемь недель после того как была взята ткань
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
можно имплантировать орган пациенту.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Это подложка.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Материал был покрыт клетками.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Когда мы проводили первые клинические испытания
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
мы создавали подложку для каждого пациента индивидуально.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Мы приводили пациентов,
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
за шесть, восемь недель до запланированной операции, делали рентген,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
а потом составляли подложку по размерам тазовой впадины
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
конкретного пациента.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
На втором этапе испытаний
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
у нас было всего несколько размеров, маленький, средний, большой и очень большой.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Смех)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Нет. правда.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
И я уверен, что каждый хотел бы себе самый большой размер. Правда?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Смех)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Так что, мочевой пузырь, определенно, немного сложнее
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
чем другие структуры.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Но есть другие, еще более сложные полые органы.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Это сердечный клапан, который мы сконструировали.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
И способ, с помощью которого он был создан - аналогичен.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Мы берем подложку, покрываем ее клетками,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
и вот вы уже видите как створки клапана открываются и закрываются.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Это тренировка до имплантации.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Идея такая же.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
И самые сложные - это цельные органы.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Цельные органы более сложные,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
потому что нужно использовать намного больше клеток на единицу обьема
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Это простой цельный орган - ухо.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Вот хрящ покрывается клетками.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Это похожее на печь устройство;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
Как только хрящ полностью покроют, его поместят туда.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
И через несколько недель мы сможем вынуть хрящ-основу.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
А это палец, который мы конструировали.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Он был сделан послойно, по слою за раз,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
сначала создается кость, потом промежутки заполняются хрящем.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Затем добавляется мышечную ткань на верх.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
И вы начинаете создавать послойно эту цельную структуру.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
И снова, намного более сложные органы.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
но самые сложные цельные органы
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
пронизаны кровеносными сосудами, очень сильно ими пронизаны,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
в них очень много кровеносных сосудов,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
такие органы как сердце,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
печень, почки.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Вот пример нескольких стратегий
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
создания цельных органов.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Одна из них - использование принтера.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
Вместо чернил мы используем – только что вы видили картридж струйного принтера --
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
мы используем клетки.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Это обычный струйный принтер.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Он печатает двухкамерное сердце,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
по слою за раз.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
вы видите как сердце выходит оттуда. Надо около 40 минут для печати,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
и примерно через 6 часов
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
мышечные клетки начинают сокращаться.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Аплодисменты)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Эта технология была изобретена Тао Жу, который работает в нашем институте.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Эта технология, конечно же, экспериментальная,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
мы ее не используем на пациентах.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Другая стратегия, которую мы используем
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
это использование органов с извлеченными клетками.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Мы берем донорский орган,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
отбракованный орган,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
и очень мягко очищаем его от
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
всех клеток этого органа.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
К примеру, на левой панели,
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
сверху, вы видите печень.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Мы берем донорскую печень,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
используем мягкое очищение,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
и с помощью этого очищения извлекаем все клетки
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
из печени.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Через 2 недели мы можем взять этот орган,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
он будет на ощупь как печень,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
мы его сможем держать как печень,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
он будет выглядеть как печень, но в нем не будет клеток.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Все что у нас осталось
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
это скелет печени,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
состоящий из коллагена,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
материал, который не отторгается нашими телами.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Мы можем его использовать от пациента к пациенту.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
И вот мы имеем структуру кровеносных сосудов
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
и мы можем доказать, что сохраняется кровоснабжение.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Как вы видите на этой флюороскопии.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Мы ввели контраст в орган.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Вот, видно как он распространяется. Мы вводим контраст в орган
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
в эту печень, из которой извлечены все клетки.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
Вы видите что сосудистое дерево осталось нетронутым.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Затем мы берем клетки, кровеносные клетки,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
клетки кровеносных сосудов, мы покрываем сосудистое дерево
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
клетка самого пациента.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Мы покрываем внешнюю часть печени
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
так же клетками печени пациента.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
И, таким образом, мы можем создать работающую печень.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
И это, собственно, то, что вы видите.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Это пока еще эксперименты. Но мы в состоянии воссоздать функциональность
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
печени, экспериментально.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Для почек,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
я вам уже рассказывал про первого пациента, которого вы сегодня видели,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
на первом слайде, который я вам показывал,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 процентов пациентов, в списке ожидающих трансплантацию,
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
ожидают почку, 90 процентов.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Тут мы используем другую стратегию
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
мы создаем пластинки
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
которые мы складываем вместе, гармошкой.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Итак, мы складываем эти пластинки вместе, используя почечные клетки
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
И вот вы видите эти небольшие почки которые мы сконструировали.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
И они действительно производят мочу.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
И снова, это небольшие структуры, наша задача - это сделать их больше,
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
и это то, над чем мы работаем
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
прямо сейчас в институте.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Мне бы хотелось обобщить стратегии,
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
которые мы используем для регенерационной медицины.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Если это вообще возможно
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
мы хотели бы использовать умные биоматериалы,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
которые можно просто взять с полки
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
и восстановить наши орган.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
Мы ограничены расстоянием сейчас,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
но нашей целью является увеличение этого расстояния со временем.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Если нет возможности использовать биоматериалы,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
тогда мы используем ваши клетки.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Почему? Да потому что они не отторгаются.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Мы можем взять у вас клетки
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
создать из них структуру, имплантировать ее вам и она не будет отторгаться.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
И если возможно, мы предпочитаем использовать клетки из конкретного органа.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Если у вас больные легкие
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
тогда мы предпочитаем использовать клетки из ваших легких
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Если у вас больная поджелудочная
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
тогда мы хотели бы использовать клетки именно этого органа.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Почему? Потому что лучше использовать эти клетки
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
которые уже знают что они клетки того типа который вам нужен.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Клетки легких уже знают, что они клетки легких.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Нам не надо их обучать быть клетками другого типа.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Итак, мы предпочитаем клетки конкретных органов.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
Сегодня мы можем получить клетки практически из любого органа,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
кроме нескольких, для которых нам до сих пор приходится использовать стволовые клетки,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
это сердце, печень, нервы и поджелудочная.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
Для этих органов нам нужны стволовые клетки.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Если мы не можем использовать стволовые клетки из вашего организма
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
тогда мы будем использовать стволовые клетки донора.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
И мы предпочитаем стволовые клетки, которые не отторгаются
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
и не будут образовывать опухолей.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
И мы много работаем со стволовыми клетками,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
мы опубликовали наши исследования 2 года назад,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
о стволовых клетках из околоплодовой жидкости,
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
и плаценты, которая имеет нужные свойства.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
На данном этапе, я хочу вам рассказать
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
об основных трудностях, с которыми мы сталкиваемся.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Знаю, я только что показал вам это презентацию, все выглядит очень хорошо,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
все работает. Но на самом деле - нет,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
эти технологии не так просты.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Некоторые из работ, которые вы сегодня увидели
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
были осуществлены более чем 700 исследователями
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
в нашем институте на протяжении 20 лет.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Так что это очень сложная технология.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Как только вы получили правильную формулу, вы можете использовать ее.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Но многое требуется, что бы ее получить.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Мне всегда нравится показывать эту карикатуру.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Вот как остановить мчащуюся карету.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Вот кучер
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
и он, в верхней части карикатуры
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
он делает шаги A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
И наконец, останавливает мчащуюся карету.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Так поступают обычные ученые,
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
А внизу - это хирурги.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Смех)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Я хирург, поэтому это не так смешно.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Смех)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Но на самом деле, метод А - это правильный метод.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
И это означает, что когда мы запустим одну из этих технологий
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
в больницах
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
мы должны быть абсолютно уверены что мы сделаем все что в наших силах
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
в лаборатории до того как
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
мы начнем применять эту технологию на пациентах.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
И только тогда запускать эту технологию на пациентах
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
мы должны быть уверены, что поставили себе очень сложный вопрос.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Готовы ли мы имплантировать это в свою любимую, в своего ребенка,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
в члена своей семьи, и только тогда давать добро.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Потому что наша главная цель, конечно же,
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
это прежде всего не навредить.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Я вам покажу очень маленький видеоролик,
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
Это пятисекундный ролик о пациенте
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
который получил сконструированный орган.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Мы начали имплантировать некоторые созданные нами структуры
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
более 14 лет назад.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Так что сейчас есть люди вокруг нас с органами,
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
сконструированными органами уже более 10 лет.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Я вам покажу ролик об одной молодой особе.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
У нее была расщелина в позвоночнике, аномалия спинного мозга.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
У нее не было нормального мочевого пузыря. Это кусочек из выпуска CNN.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Мы взяли только 5 секунд.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Это участок, за который отвечала Саня Гупта.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Видео: Кэйтлин М: Я счастлива. Я всегда боялась
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
что со мной произойдет несчастный случай или еще что-то.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
А сейчас я могу просто ходить и
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
выходить с моими друзьями,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
и вообще ходить куда хочу.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Энтони Альта: Видите, по большому счету, обещание регенерационной медицины
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
это одно единственное обещание.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
И оно очень простое
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
сделать так, что бы нашим пациентам стало лучше.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Спасибо за внимание.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
Anthony Atala - SurgeonAnthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs.
Why you should listen
Anthony Atala is the director of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, where his work focuses on growing and regenerating tissues and organs. His team engineered the first lab-grown organ to be implanted into a human -- a bladder -- and is developing experimental fabrication technology that can "print" human tissue on demand.
In 2007, Atala and a team of Harvard University researchers showed that stem cells can be harvested from the amniotic fluid of pregnant women. This and other breakthroughs in the development of smart bio-materials and tissue fabrication technology promises to revolutionize the practice of medicine.
Anthony Atala | Speaker | TED.com