Menneskets postindustrielle udviklingshastigheder, nemlig videnskab og teknologi, er så store, at de ikke kunne have været forestillede for 100 år siden. Det, der før kun blev læst i populær science fiction, er nu dukket op i den virkelige verden.
Udviklingsniveauet for medicin i det 21. århundrede er højere end nogensinde. Sygdomme, der tidligere blev betragtet som dødelige, behandles med succes i dag. Problemerne med onkologi, AIDS og mange andre sygdomme er dog endnu ikke løst. Heldigvis vil der i den nærmeste fremtid være en løsning på disse problemer, hvoraf en af dem vil være dyrkning af menneskelige organer.
Grundlæggende om bioteknik
Videnskab, der bruger biologiens informationsgrundlag og bruger analytiske og syntetiske metoder til at løse dens problemer, opstod for ikke så længe siden. I modsætning til konventionel ingeniørvidenskab, som bruger tekniske videnskaber, for det meste matematik og fysik, til sine aktiviteter, går bioingeniør videre og bruger innovative metoder i form af molekylærbiologi.
En af hovedopgaverne for den nyligt prægede videnskabelige og tekniske sfære er dyrkning af kunstige organer i laboratoriet med henblik på deres yderligere transplantation i kroppen på en patient, hvis organ har svigtet på grund af beskadigelse eller forringelse. Baseret på tredimensionelle cellulære strukturer har videnskabsmænd været i stand til at gå videre i studiet af forskellige sygdommes og viruss indflydelse på menneskelige organers aktivitet.
Desværre er disse indtil videre ikke fuldgyldige organer, men kun organeller - rudimenter, en ufærdig samling af celler og væv, der kun kan bruges som eksperimentelle prøver. Deres ydeevne og levedygtighed er testet på forsøgsdyr, hovedsageligt på forskellige gnavere.
Historisk reference. Transplantologi
Væksten af bioteknik som videnskab blev forudgået af en lang periode med udvikling af biologi og andre videnskaber, hvis formål var at studere den menneskelige krop. Allerede i begyndelsen af det 20. århundrede fik transplantation et skub i udviklingen, hvis opgave var at undersøge muligheden for at transplantere et donororgan til en anden person. Skabelsen af teknikker, der er i stand til at bevare donororganer i nogen tid, samt tilgængeligheden af erfaring og detaljerede planer for transplantation, gjorde det muligt for kirurger fra hele verden med succes at transplantere organer såsom hjerte, lunger, nyrer i slutningen af 60'erne.
I øjeblikket er transplantationsprincippet mest effektivt, hvis patienten er i livsfare. Hovedproblemet er den akutte mangel på donororganer. Patienter kan evtat vente på deres tur i årevis uden at vente på det. Derudover er der stor risiko for, at det transplanterede donororgan ikke slår rod i modtagerens krop, da det vil blive betragtet som et fremmedlegeme af patientens immunsystem. I modsætning til dette fænomen blev immunsuppressiva opfundet, som dog lammende snarere end helbreder - menneskets immunitet svækkes katastrof alt.
Fordelene ved kunstig skabelse frem for transplantation
En af de største konkurrencemæssige forskelle mellem metoden til dyrkning af organer og deres transplantation fra en donor er, at i laboratoriet kan organer produceres på basis af væv og celler fra den fremtidige modtager. Grundlæggende bruges stamceller, som har evnen til at differentiere til celler i bestemte væv. Videnskabsmanden er i stand til at kontrollere denne proces udefra, hvilket væsentligt reducerer risikoen for fremtidig afstødning af organet af det menneskelige immunsystem.
Desuden kan metoden til dyrkning af kunstige organer producere et ubegrænset antal af dem og derved tilfredsstille millioner af menneskers vitale behov. Princippet om masseproduktion vil sænke prisen på organer betydeligt, redde millioner af liv og øge menneskets overlevelse betydeligt og skubbe datoen for biologisk død tilbage.
præstationer inden for bioteknik
I dag er videnskabsmænd i stand til at dyrke rudimenterne af fremtidige organer - organeller, hvorpå forskellige sygdomme, vira og infektioner testes for at spore processeninfektioner og udvikle modforanst altninger. Succesen med organellers funktion kontrolleres ved at transplantere dem ind i dyrs kroppe: kaniner, mus.
Det er også værd at bemærke, at bioengineering har opnået en vis succes med at skabe fuldgyldige væv og endda med at dyrke organer fra stamceller, som desværre endnu ikke kan transplanteres til en person på grund af deres inoperabilitet. Men i øjeblikket har forskere lært, hvordan man kunstigt skaber brusk, blodkar og andre forbindende elementer.
Hud og knogler
For ikke så længe siden lykkedes det for forskere ved Columbia University at skabe et knoglefragment, der i struktur ligner leddet i underkæben, der forbinder det med bunden af kraniet. Fragmentet blev opnået ved brug af stamceller, som ved dyrkning af organer. Lidt senere lykkedes det det israelske firma Bonus BioGroup at opfinde en ny metode til at genskabe en menneskelig knogle, som med succes blev testet på en gnaver - en kunstigt vokset knogle blev transplanteret ind i en af dens poter. I dette tilfælde blev der igen brugt stamceller, kun de blev hentet fra patientens fedtvæv og efterfølgende placeret på en gel-lignende knogleramme.
Siden 2000'erne har læger brugt specialiserede hydrogeler og metoder til naturlig regenerering af beskadiget hud til at behandle forbrændinger. Moderne eksperimentelle teknikker gør det muligt at helbrede alvorlige forbrændinger på få dage. De såkaldte Skin Gun spraysen speciel blanding med patientens stamceller på den beskadigede overflade. Der er også store fremskridt i at skabe stabilt fungerende hud med blod- og lymfekar.
Voksende organer fra celler
For nylig lykkedes det for forskere fra Michigan at vokse i laboratoriedelen af muskelvævet, som dog er halvt så svagt som originalen. På samme måde skabte forskere i Ohio tredimensionelle mavevæv, der var i stand til at producere alle de enzymer, der er nødvendige for fordøjelsen.
Japanske videnskabsmænd har gjort det næsten umulige - skabt et fuldt fungerende menneskeligt øje. Problemet med transplantation er, at det endnu ikke er muligt at fæstne øjets synsnerve til hjernen. I Texas var det også muligt kunstigt at dyrke lunger i en bioreaktor, men uden blodkar, hvilket sår tvivl om deres ydeevne.
Udsigter for udvikling
Det vil ikke vare længe før det øjeblik i historien, hvor en person kan transplanteres de fleste af de organer og væv, der er skabt under kunstige forhold. Allerede nu har videnskabsmænd fra hele verden udviklet projekter, eksperimentelle prøver, hvoraf nogle ikke er ringere end originalerne. Hud, tænder, knogler, alle indre organer kan efter nogen tid skabes i laboratorier og sælges til mennesker i nød.
Nye teknologier fremskynder også udviklingen af bioteknologi. 3D-print, som er blevet udbredt på mange områder af menneskelivet, vil være nyttigt isom led i at dyrke nye organer. 3D bioprintere er blevet eksperimentelt brugt siden 2006, og i fremtiden vil de være i stand til at skabe 3D brugbare modeller af biologiske organer ved at overføre cellekulturer til et biokompatibelt grundlag.
Generel konklusion
Bioengineering som videnskab, hvis formål er dyrkning af væv og organer til deres videre transplantation, blev født for ikke så længe siden. Det springende tempo, hvormed hun gør fremskridt, er præget af betydelige resultater, der vil redde millioner af liv i fremtiden.
Stamcelle-dyrkede knogler og indre organer vil eliminere behovet for donororganer, som allerede er en mangelvare. Forskere har allerede en masse udviklinger, hvis resultater ikke er særlig produktive endnu, men har et stort potentiale.
