Ανθρώπινα όργανα από το εργαστήριο

Τον Μάιο του 2011 γράφτηκε η πρώτη σελίδα σε ένα νέο, ελπιδοφόρο κεφάλαιο της ιατρικής επιστήμης. Ομάδα χειρουργών μεταμόσχευσαν επιτυχώς ένα πλήρως συνθετικό όργανο, μια τραχεία συγκεκριμένα, σε ασθενή με καρκίνο τελικού σταδίου. Η συνθετική τραχεία δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου στο εργαστήριο, χρησιμοποιώντας ένα ικρίωμα κατασκευασμένο από πορώδες πολυμερές και ιστό που αναπτύχθηκε από τα βλαστικά κύτταρα του ασθενούς μέσα σε βιοαντιδραστήρα.

Ωστόσο, η τραχεία είναι ένα σχετικά απλό όργανο, ένας μηχανικός αγωγός αέρα. Η οικοδόμηση κάτι τόσο περίπλοκου όσο ένας πνεύμονας ή ένας νεφρός που θα μπορούσε να μεταμοσχευθεί με επιτυχία σε άνθρωπο θα ήταν πολύ πιο δύσκολη, εκτιμούσαν τότε οι επιστήμονες.

Σχεδόν δέκα χρόνια αργότερα, φαίνεται ότι έχουμε διανύσει σημαντική τεχνολογική απόσταση. Το αποδεικνύει η προ ημερών ανακοίνωση επιστημόνων από το Χονγκ Κονγκ και τις ΗΠΑ για τη δημιουργία ενός τεχνητού ματιού, το οποίο για πρώτη φορά μιμείται πιστά τη δομή του ανθρώπινου οφθαλμού.

Κάν’ το όπως η φύση

Η έρευνα ξεκίνησε από το γεγονός ότι ο περοβσκίτης, ένα αγώγιμο και ευαίσθητο στο φως υλικό που χρησιμοποιείται στα φωτοβολταϊκά κύτταρα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εξαιρετικά λεπτών νανοσωλήνων, μήκους αρκετών χιλιοστών του χιλιοστού. Αυτά τα «καλώδια» μιμούνται τα κύτταρα φωτοϋποδοχέων στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή. Η μεγάλη πρόκληση για τους μηχανικούς ήταν να ενσωματώσουν τους επίπεδους νανοσωλήνες σε ένα ημισφαιρικό υπόστρωμα για να σχηματίσουν έναν τεχνητό αμφιβληστροειδή. Η κατασκευή ενός καμπύλου αμφιβληστροειδούς είναι απαραίτητη, αφού έχει τον ρόλο του φακού που συγκεντρώνει το φως -δηλαδή τις εικόνες- σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Γι’ αυτό άλλωστε κανένα πλάσμα στη φύση δεν έχει επίπεδα μάτια.

Για να λύσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές παραμόρφωσαν μια μεμβράνη σε ημισφαιρικό σχήμα. Στη συνέχεια επεξεργάστηκαν το μέταλλο με μια ηλεκτροχημική που δημιούργησε μια επιφάνεια γεμάτη με πόρους νανοκλίμακας, στους οποίους προσάρμοσαν τους νανοσωλήνες. Μάλιστα, η πυκνότητά τους ήταν μεγαλύτερη ακόμα και από την πυκνότητα των φωτοϋποδοχέων στα ανθρώπινα μάτια.

Μόλις είχαν τον κυρτό «αμφιβληστροειδή» τους, οι επιστήμονες τον ενσωμάτωσαν σε ένα τεχνητό μάτι που περιελάμβανε έναν καμπύλο φακό στο εμπρόσθιο μέρος. Στη συνέχεια πλημμύρισαν τη βιομιμητική δομή με ένα ιοντικό υγρό στο οποίο μπορούν να κινηθούν φορτισμένα σωματίδια τα οποία επιτρέπουν τη ηλεκτρική «ανταλλαγή» ανίχνευσης φωτός και αποστολής αυτού του σήματος σε ηλεκτρονικά στοιχεία επεξεργασίας εικόνας.

Όταν η ερευνητική ομάδα δοκίμασε το τεχνητό μάτι, αυτό κατάφερε να επεξεργαστεί μοτίβα φωτός σε μόλις 19 χιλιοστά του δευτερολέπτου, τον μισό χρόνο που απαιτείται από ένα ανθρώπινο. Επιπλέον, παρήγαγε εικόνες που είχαν μεγαλύτερη αντίθεση και καθαρότερα άκρα από αυτές που δημιουργήθηκαν από έναν επίπεδο αισθητήρα εικόνας με παρόμοιο αριθμό pixels.

«Φάρμες» οργάνων

Αν και η επιστήμη πρέπει να ξεπεράσει πολλά εμπόδια πριν τα τεχνητά όργανα γίνουν προσιτή και πλήρως λειτουργική πολυτέλεια, ανάλογα ιατρικά επιτεύγματα κάνουν όλο και πιο συχνά την εμφάνισή τους σε επιστημονικά έντυπα.

Για παράδειγμα, ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Wake Forest, του Παιδιατρικού Νοσοκομείου της Βοστόνης και της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ δημιούργησαν με επιτυχία τεχνητές ουροδόχους κύστεις σε εργαστήριο και τις μεταμόσχευσαν σε ασθενείς. Αυτές οι κύστεις, που αναπτύσσονται σε ένα μικρό εργαστηριακό δοχείο από δειγματοληψία των κυττάρων του ίδιου του ασθενούς, είναι προϊόν καλλιέργειας. Αντί, δηλαδή, να κατασκευάζονται από μηχανικά μέρη, προέρχονται από εργαστηριακά κύτταρα.

Οι ερευνητές έχουν στρέψει το βλέμμα τους, επίσης, και στη χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης για την κατασκευή τεχνητών οργάνων. Για παράδειγμα, η αμερικανική εταιρεία Organovo, που εδρεύει στην Καλιφόρνια, ειδικεύεται στην τρισδιάστατη εκτύπωση ανθρώπινου ιστού, χρησιμοποιώντας ζωντανά κύτταρα.

Οδυνηρή αναμονή

Τα τεχνητά ανθρώπινα όργανα θα λύσουν ένα από τα πιο ακανθώδη προβλήματα του ιατρικού κόσμου. Τις μεταμοσχεύσεις. Αν και υπάρχουν πολλοί ασθενείς που περιμένουν σε λίστες μεταμοσχεύσεων, η μακρά και οδυνηρή αναμονή οδηγεί σε υποβάθμιση ποιότητας ζωής και σε υψηλά ποσοστά θνησιμότητας.

Αν και ακόμα τα τεχνητά όργανα δεν έχουν φτάσει στο σημείο να θεωρούνται ικανοί αντικαταστάτες των βιολογικών, η αξία της παγκόσμιας αγοράς αναμένεται να ξεπεράσει τα 30,9 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2025, σύμφωνα με έκθεση της Global Market Insights.

Η αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης ανεπάρκειας οργάνων λόγω του επιπολασμού χρόνιων νοσημάτων σε ολόκληρο τον κόσμο θα οδηγήσει στην ανάπτυξη της έρευνας στο εν λόγω χρονικό διάστημα. Είναι ενδεικτικό ότι σε παγκόσμιο επίπεδο, οι λίστες αναμονής των ασθενών που χρειάζονται μεταμόσχευση οργάνων παρουσιάζουν αυξητικές τάσεις. Για παράδειγμα, τα στοιχεία από το Ιδρυμα British Heart (BHF) δείχνουν ότι στο Ηνωμένο Βασίλειο ο αριθμός των ασθενών που περιμένουν μεταμόσχευση οργάνων αυξήθηκε κατά 162% τα τελευταία 10 χρόνια.

Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο που κυκλοφόρησε 30-31 Μαϊου
από liberal.gr

Δημοσίευση σχολίου

0 Σχόλια