7 органов человека, которые ученые могут вырастить в лаборатории
Для некоторых животных, таких как моллюски м саламандры, отрастить поврежденную часть тела — это обычное дело. К сожалению, людям регенерация органов недоступна, и мы не можем восстановить свое сердце, легкие и конечности. Максимум, на что мы способны, это к смене устаревшего верхнего слоя кожи — она полностью меняется каждые четыре недели. Однако, современная наука уже много лет способна к выращиванию человеческих органов в лабораториях, и некоторые из них работают как настоящие. Список существующих искусственных органов может вас удивить!
Ученые уже давно пытаются создавать органы человека в лаборатории, и достигают в этом деле больших успехов.
Ухо напечатанное на 3D-принтере
В 2013 году исследователи совершили настоящий прорыв, создав искусственное человеческое ухо с помощью технологии 3D-печати и настоящих клеток.
Процесс начался с моделирования уха ребенка в специальной 3D-программе, а затем модель была загружена в 3D-принтер. Получившаяся форма была заполнена взятыми из коровьего уха клетками и коллагеном, взятым из хвостов крыс — последний служил каркасом для роста клеток.
Искусственное ухо человека.
Готовую заготовку имплантировали крысам на срок от одного до трех месяцев, чтобы наблюдать за тем, как ткань изменяется и растет. В будущем исследователи планируют использовать человеческие клетки для создания ушей для детей, родившихся с микротией — врожденным дефектом, при котором наружное ухо развивается неправильно, что приводит к проблемам со слухом.
Выращивание искусственного сердца
В 2024 году деятели науки совершили другой прорыв: они вырастили крошечные человеческие сердца в лабораторных условиях, используя стволовые клетки. Эти крошечные копии сердца, размером меньше зернышка риса, обладают всеми свойствами настоящего: кровеносными сосудами и всеми вариациями клеток. Более того, они даже бьются, как настоящие!
Стволовые клетки — это особые клетки, которые обладают способностью превращаться в различные типы клеток организма. Они играют ключевую роль в регенерации тканей и могут использоваться для лечения различных заболеваний.
Искусственные сердца помогают ученым изучать болезни.
Исследователи также разработали «сердца на чипах». Это миниатюрные устройства с прозрачным или полупрозрачным корпусом, позволяющее ученым наблюдать за процессами, происходящими внутри. В недрах чипа находятся крошечные каналы, имитирующие кровеносные сосуды сердца. Ученые могут наблюдать, как они реагируют на разные лекарства, добавленные в систему.
Созданное учеными «сердце на чипе».
Эти модели были отправлены в космос, чтобы понять, как невесомость влияет на работу сердца в условиях космического пространства.
Читайте также: Почему нам кажется, что сердце находится слева
Искусственная почка человека
В 2015 году ученые вырастили в лабораторных условиях миниатюрную почку, используя стволовые клетки. Этот орган, представляющий собой уменьшенную копию настоящей почки, содержал все ключевые клеточные элементы, характерные для человеческого органа. Он был создан с помощью специальной смеси химических веществ, которые стимулировали его рост.
Искусственная почка человека, в котором разными цветами выделены типы клеток.
По своей структуре искусственный орган был похож на почку развивающегося плода и оказался пригодным для тестирования лекарств. Исследователи надеются, что такие искусственные почки откроют новые горизонты в изучении заболеваний почек и разработке безопасных и эффективных методов их лечения.
Создание искусственных легких
Поразительно, но в том же 2015 году ученые вырастили в лаборатории миниатюрные модели легких, которые имеют структуру дыхательных путей, включая бронхи, и крошечные альвеолы — так называются легочные мешочки, в которых происходит обмен кислорода и углекислого газа.
Сравнение тканей настоящих легких с искусственными под микроскопом.
Эти миниатюрные легкие способны воссоздавать реакции настоящих тканей, что делает их ценным инструментом для изучения органов дыхания, выявления изменений при болезнях и испытания новых лекарств. По словам авторов научной работы, такие модели помогают понять, как работают легкие. Стоит отметить, что они могут храниться в лаборатории более трех месяцев, предоставляя ученым достаточно времени для проведения исследований.
Искусственный желудок в лаборатории
В 2014 году ученым удалось вырастить в лаборатории крошечные модели желудка. В течение месяца исходные материалы сформировали полые структуры овальной формы с внутренними складками, которые максимально напоминают человеческий желудок.
Ткани искусственного желудка под микроскопом.
Эти крошечные желудки диаметром всего около 3 миллиметров стали важным инструментом для исследования бактерии Хеликобактер пилори (Helicobacter pylori) — возбудителя желудочных заболеваний. По словам ученых, эта бактерия ведет себя у животных иначе, чем у людей, и такие модели позволяют им исследовать ее поведение в условиях, максимально приближенных к человеческим.
Искусственная конъюнктива глаза
В лабораторных условиях ученым даже удалось вырастить копию конъюнктивы человека — прозрачной защитной оболочки органов зрения. Для ее создания они использовали стволовые клетки, взятые из тканей конъюнктивы, которые предоставили доноры органов и пациенты после операций на глазах.
Возможно, когда-нибудь нам удастся создать полностью искусственные глаза.
Искусственная часть глаза содержала все типы клеток, характерные для человеческой конъюнктивы, включая те, что отвечают за выработку слез с высоким содержанием слизи. Более того, ученые обнаружили новый тип клеток на поверхности модели, ранее не описанный, но связанный с аллергическими реакциями. В будущем эти разработки могут помочь создавать замену конъюнктивы для пациентов с болезнями глаз.
Искусственный мозг человека
За прошедшее десятилетие исследователи создали в лабораториях даже мини-модели человеческого мозга. Например, они смогли создать модели мозга эмбриона, модель спинного мозга, а также варианты с собственными глазами, которые были специально выращены из мозговой ткани.
Ткань искусственного мозга человека под микроскопом.
Как и искусственные сердца, крошечные копии мозгов даже отправляют в космос для изучения ускоренного старения и развития заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Эти исследования помогают ученым лучше понять, как мозг реагирует на внешние условия и какие процессы приводят к возникновению заболеваний.