TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Антъни Атала за отглеждането на нови органи
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
Съвременната лаборатория на Антъни Атала отглежда човешки органи - от мускули и кръвоносни съдове до пикочни мехури, и много други. На ТЕДМЕД той показва кадри как неговите биоинженери работят с някои от високотехнологичните й джаджи, включително подобен на пещ биореактор (предварително загрят до 98,6 градуса по Фаренхайт) и машина, която "печата" човешка тъкан.
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
Това всъщност е една картина,
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
закачена в библиотеката "Каунтуей" в Медицинската школа в Харвард.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
Тя показва първия път, когато е бил трансплантиран орган.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
Отпред виждате Джо Мъри
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
да подготвя пациента за трансплантацията,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
а в задната стая виждате Хартуел Харисън,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
шефът на урологията в Харвард,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
всъщност да изважда бъбрека.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
Бъбрекът наистина е бил първият орган,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
трансплантиран някога на човек.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
Това е било през 1954-та.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
Преди 55 години
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
още са се занимавали с много от същите предизвикателства,
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
както и преди много десетилетия.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Със сигурност, голям напредък, много спасени животи.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
Но имаме огромен недостиг на органи.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
През последното десетилетие броят пациенти,
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
чакащи за трансплантация, се е удвоил.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
Докато в същото време броят на трансплантациите
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
е останал почти изцяло непроменен.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Това всъщност е свързано със застаряващото ни население.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
Просто остаряваме.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Медицината върши по-добра работа
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
в това да ни опазва живи.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Но с остаряването ни органите ни са по-склонни да отказат.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Това е предизвикателство -
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
не само за органите, но също и за тъканите.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
Опити да се замести панкреас,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
опити да се заместят нерви, които могат да ни помогнат при Паркинсон.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
Това са сериозни проблеми.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Това всъщност е силно смайваща статистика.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
На всеки 30 секунди
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
по един пациент умира от болести,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
които могат да се лекуват с регенериране или заместване на тъкан.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
А какво можем да направим по въпроса?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Тази вечер говорихме за стволови клетки.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
Това е един начин да се направи.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Но все пак има начини да се поставят стволови клетки в пациенти,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
с оглед на актуални терапии за органи.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Не би ли било прекрасно, ако телата ни можеха да регенерират?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Нямаше ли да е прекрасно, ако всъщност можехме да впрегнем мощта
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
на телата си, за да се лекуваме сами?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Всъщност, това не е чак толкова чужда идея;
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
случва се на Земята всеки ден.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Това е снимка на саламандър.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Саламандрите имат изумителна способност да регенерират.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Тук виждате едно малко видео.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
Това е нараняване на крайник при този саламандър.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
А това е истинска снимка -
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
нагласена по време фотография, показваща как този крайник регенерира
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
за период от дни.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Виждате формата на белега.
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
От този белег всъщност
02:46
a new limb.
53
151000
2000
израства нов крайник.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Значи, саламандрите могат да го правят.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
А защо ние не можем? Защо хората не могат да регенерират?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
Всъщност, можем да регенерираме.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
Тялото ни има много органи
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
и всеки един орган във вашето тяло
03:03
has a cell population
59
168000
2000
има популация от клетки,
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
готова да поеме ръководството при нараняване. Случва се всеки ден.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
С възрастта, докато остарявате.
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
Костите ви регенерират на всеки 10 години.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
Кожата ви регенерира на всеки две седмици.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Значи, тялото ви постоянно регенерира.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Предизвикаелството се появява, когато има нараняване.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
В момент на нараняване или болест,
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
първата реакция на тялото
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
е да се запечата отделно от останалата част от тялото.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
По същество това означава да се бори с инфекцията
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
и да се запечата - независимо дали става дума за органи вътре в тялото ви,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
или за кожата ви, първата реакция
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
е настъпване на белегова тъкан,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
за да се запечата отвън.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
А как можем да впрегнем тази мощ?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Един от начините да го направим
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
всъщност е чрез употреба на умни биоматериали.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Как действа това? Е, тук от лявата страна
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
виждате уретра, която е била наранена.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Това е каналът, който свързва пикочния мехур с външната страна на тялото.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Виждате, че е наранен.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
По същество открихме, че могат да се използват умни биоматериали,
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
които всъщност могат да се използват като мост.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Ако построиш този мост и затвориш
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
откъм външната среда,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
тогава може да се създаде този мост и клетките,
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
които регенерират в тялото ти,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
тогава могат да минат по този мост и да поемат по тази пътека.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
Точно това виждате тук.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Това всъщност е един умен биоматериал,
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
който използвахме за лечение на този пациент.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Това от лявата страна беше наранена уретра.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
Използвахме този биоматериал в средата.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
А после, шест месеца по-късно - от дясната страна
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
виждате тази препроектирана уретра.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Оказва се, че тялото ни може да регенерира,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
но само на малки разстояния.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Максималното ефикасно разстояние за регенерация
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
е само около един сантиметър.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
Значи можем да използваме тези умни биоматериали,
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
но само за около един сантиметър,
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
за да прехвърлим мост през тези процепи.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
Наистина регенерираме, но на ограничени разстояния.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Какво правим сега,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
ако има нараняване на по-големи органи?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Какво да правим, когато имаме наранявания
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
на структури, които са много по-големи
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
от един сантиметър?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Тогава можем да започнем да използваме клетки.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
Стратегията тук е, че ако един пациент дойде при нас
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
с болен или наранен орган,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
може да вземеш едно много малко парченце тъкан от този орган,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
с размер, по-малък от половин пощенска марка,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
после може да разнищиш тази тъкан
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
и да разгледаш основните й компоненти,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
собствените клетки на пациента,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
изваждаш тези клетки,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
оглеждаш и разширяваш тези клетки извън тялото в големи количества,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
а после използваме материали за скеле.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
За невъоръженото око те изглеждат като парче от блузата ви
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
или ризата ви, но всъщност
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
тези материали са доста сложни
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
и са проектирани да се разпадат, щом са вътре в тялото.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
Разпада се някоко месеца по-късно.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Служи само като средство за доставка на клетки.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Внася клетките вътре в тялото. Позволява
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
на клетките да регенерират нова тъкан,
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
а щом тъканта регенерира, скелето изчезва.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Това направихме за това парче мускул.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Това всъщност показва парче мускул и как минаваме
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
през структурите, за да проектираме мускула.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Вземаме клетките, разширяваме ги,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
поставяме клетките върху скелето,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
а после поставяме скелето обратно в пациента.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Но всъщност, преди да поставим скелето в пациента,
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
всъщност го упражняваме.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Искаме да се уверим, че този мускул
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
е в кондиция, така че да знае какво да прави,
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
щом го поставим в пациента.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
Това виждате тук. Виждате
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
този мускулен биореактор
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
всъщност да упражнява мускула назад и напред.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Добре. Тук виждаме плоски структури,
06:49
the muscle.
143
394000
2000
мускула.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
Ами други структури?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Това всъщност е проектиран кръвоносен съд.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Много подобно на онова, което направихме току-що, но малко по-сложно.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Тук вземаме скеле
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
и по същество... скелето може да е като парче хартия тук.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
Тогава можем да тубуларизираме това скеле.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
За да направим кръвоносен съд, прилагаме същата стратегия.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Един кръвоносен съд е съставен от два различни вида клетки.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
Вземаме мускулни клетки, поставяме
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
или покриваме отвън с тези мускулни клетки,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
много подобно на печене на кекс на пластове, ако щете.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Мускулните клетки се поставят отвън.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Васкуларните клетки за вътрешната част на кръвоносния съд се поставят отвътре.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Сега имате напълно засято скеле.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Това ще се постави в подобно на пещ устройство.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
Има същите условия като човешко тяло -
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 градуса температура,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 процента кислород.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
После се упражнява, както видяхте на онзи запис.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
А отдясно всъщност виждате каротидна артерия, която е проектирана.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Това е артерията, която минава от врата до мозъка ви.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
А това е рентгенова снимка,
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
показваща ви патентния, функционален кръвоносен съд.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
По-сложни структури
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
като кръвоносни съдове, уретри, което ви показах,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
те определено са по-сложни,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
защото въвеждате два различни вида летки.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Но те наистина действат най-вече като тръбопроводи.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Разрешавате на течност или въздух да преминава
08:11
at steady states.
173
476000
2000
в стабилни състояния.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Те далеч не са така сложни като кухите органи.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Кухите органи имат много по-висока степен на сложност,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
защото изискваш тези органи да действат по поръчка.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Пикочният мехур е един такъв орган.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Същата стратегия - вземаме едно много малко парчеце от пикочния мехур,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
с размер, по-малък от половин пощенска марка.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
После разнищваме тъканта
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
на двата й индивидуални клетъчни компонента -
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
мускул и тези специализирани клетки за пикочен мехур.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Отглеждаме клетките отвън тялото в големи количества
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Отнема около четири седмици да се отгледат тези клетки от органа.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
После вземаме скеле, което оформяме като пикочен мехур.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Покриваме вътрешността с тези клетки за подплата на пикочен мехур.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
Покриваме отвън с тези мускулни клетки.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Поставяме го обратно в онова подобно на пещ устройство.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
От момента на вземане на онова парченце тъкан, шест до осем седмици по-късно
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
органът може да се поствави обратно в пациента.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Това всъщност показва скелето.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Материалът се покрива с клетките.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Когато направихме първия клиничен опит за тези пациенти,
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
всъщност създавахме скелето специфично за всеки пациент.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Въвеждахме пациенти,
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
шест до осем седмици преди планираната им операция, правехме рентгенови снимки,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
а после композирахме скеле специално за размера
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
на тазовата кухина на този пациент.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
За втората фаза от опитите
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
просто имахме различни размери - малък, среден, голям и свръхголям.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Смях)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Вярно е.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
И съм сигуран, че всеки тук искаше свръхглям. Нали?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Смях)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Пикочните мехури определено са малко по-сложни
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
от другите структури.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Но има други кухи органи, които са добавили сложност към него.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Това всъщност е сърдечна клапа, която сме проектирали.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
Начинът, по който се проектира тази сърдечна клапа, е същата стратегия.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Вземаме скелето, засяваме го с клетки
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
и виждате тук как листенцата на клапата се отварят и затварят.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Упражняваме ги преди имплантация.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Същата стратегия.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
А после - най-сложни са солидните органи.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Като солидни органи те са по-сложни,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
защото се използват много повече клетки на сантиметър.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Това всъщност е един прост солиден орган като ухото.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Сега се засява с хрущял.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Това е подобното на пещ устройство;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
щом е покрито, се поставя там.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
А после, няколко седмици по-късно, можем да извадим хрущялното скеле.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Това всъщност са цифри, които ние проектираме.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Напластяват се, слой по слой -
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
първо костта, запълваме празнините с хрущял.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Поле започваме да добавяме мускула оторе.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
И започват да се напластяват тези солидни структури.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Отново, далеч по-сложни органи,
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
но досега най-сложните солидни органи
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
всъщност са кръвоснабдените, високо кръвоснабдени,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
богато снабдени с кръвоносни съдове
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
органи като сърцето,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
черния дроб, бъбреците.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Това всъщност е един пример... няколко стратегии
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
за проектиране на солидни органи.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Това всъщност е една от стратегиите. Използваме принтер.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
А вместо да използваме мастило, използваме... току-що видяхте касета за мастиленоструен принтер...
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
просто използваме клетки.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Това е типичен принтер за бюро.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Той всъщност отпечатва това двукамерно сърце,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
пласт по пласт.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Виждате как сърцето излиза там. Отпечатването му отнема около 40 минути,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
и около четири до шест часа по-късно
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
виждате мускулните клетки да се свиват.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Аплодисменти)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Тази технология е развита от Тао Ю, който работеше в нашия институт.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Това всъщност, разбира се, е още експериментално,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
не е за употреба при пациенти.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Друга стрратегия, която сме следвали,
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
всъщност е да използваме обезклетъчени органи.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Вземаме донорски органи -
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
органи, които са изхвърлени,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
а после използваме много меки разтворители,
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
за да извадим всички клетъчни елементи от тези органи.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Например, вляво горе
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
виждате един черен дроб.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Всъщност вземаме донорския черен дроб,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
използваме много меки разтворители
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
и чрез употреба на тези меки разтворители изваждаме всички клетки
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
от черния дроб.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Две седмици по-късно всъщност можем да повдигнем този орган,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
на допир е като черен дроб,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
можем да го държим като черен дроб,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
прилича на черен дроб, но няма клетки.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Останал ни е само
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
скелетът, ако щете, на черния дроб,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
целият направенот колаген -
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
един материал, който е в нашите тела и няма да се отхвърли.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Можем да го използваме от един пациент на следващия.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Тогава вземаме тази съдова структура
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
и можем да докажем, че запазваме снабдяването с кръвоносни съдове.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Виждате, всъщност това е флороскопия.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Инжектираме контраст в органа.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Виждате как започва. Инжектираме контраста в органа
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
в този обезклетъчен черен дроб.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
И виждате васкуларното дърво, което остава непокътнато.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
После вземаме клетките, васкуларните клетки,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
клетките за кръвоносни съдове, обливаме васкуларното дърво
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
със собствените клетки на пациента.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Обливаме външната страна на черния дроб
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
със собствените чернодробни клетки на пациента.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
И тогава можем да създаваме функционални черни дробове.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
Това всъщност виждате.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Все още е експериментално. Но всъщност можем да репродуцираме функционалността
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
на чернодробната структура, експериментално.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
За бъбрека,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
както ви говорих за първата картина, която видяхте,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
първия кадър, който ви показах,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 процента от пациентите в списъка за трансплантации
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
чакат за бъбрек - 90 процента.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Затова друга стратегия, която следваме,
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
всъщност е да създаваме вафли,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
които натрупваме заедно, като акордеон, ако щете.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Значи, трупаме тези вафли заедно, използвайки бъбречните клетки.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
И тогава виждате тези миниатюрни бъбреци, които сме проектирали.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Те наистина правят урина.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Отново, малки структури - нашето предизвикателство е как да ги направим по-големи
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
и това е нещо, по което работим
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
в момента в института.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Едно от нещата, които исках да обобщя за вас тогава
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
е каква е стратегията, към която се стремим в регенеративната медицина.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Ако изобщо е възможно,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
наистина бихме искали да използваме умни биоматериали,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
които просто да можем да свалим от рафта
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
и да регенерираме органите ви.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
В момента сме ограничени с разстоянията,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
но целта ни е всъщност с времето да увеличаваме тези разстояния.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Ако не можем да използваме умни биоматериали,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
тогава бихме предпочели да използваме ваши собствени клетки.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Защо? Защото те няма да се отхвърлят.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Можем да вземем клетки от вас,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
да създадем структурата, да я поставим обратно във вас, няма да се отхвърлят.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
А ако е възможно, бихме предпочели да използваме клетки от самия ви специфичен орган.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Ако се появите със заболяла трахея,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
бихме искали да вземем клетки от вашата трахея.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Ако се появите със заболял панкреас,
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
бихме искали да вземем клетки от този орган.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Защо? Защото предпочитаме да вземем тези клетки,
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
които вече знаят, че това са типовете клетки, които искате.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Една клетка от трахея вече знае, че е клетка от трахея.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Не е нужно да я учим как да стане друг тип клетка.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Затова предпочитаме органово-специфични клетки.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
Днес можем да получим клетки от почти всеки орган във вашето тяло,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
освен няколко, за които още са ни нужни стволови клетки,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
като сърце, черен дроб, нерви и панкреас.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
За тях все още са ни нужни стволови клетки.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Ако не можем да използваме стволови клетки от вашето тяло,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
тогава бихме искали да използваме донорски стволови клетки.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
И предпочитаме клетки, които няма да се отхвърлят
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
и няма да формират тумори.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Работим много със стволовите клетки,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
за които публикувахме преди две години,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
стволови клетки от амниотичната течност
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
и плацентата, които имат тези свойства.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
На този етап искам да ви разкажа
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
за някои от големите предизвикателства пред нас.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Разбирате ли, току-що ви показах тази презентация -
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
всичко изглежда толкова добре, всичко действа. Всъщност не,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
тези технологии наистина не са толкова прости.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Част от работата, която видяхте днес,
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
беше изпълнена от над 700 изследователи
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
в нашия институт в продължение на 20-годишен период.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Това са много трудни технологии.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Щом веднъж получиш формулата, можеш да я повтариш.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Но е нужно много, за да се стигне дотам.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Винаги обичам да показвам това анимационно филмче.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Ето как да се спре една неудържима сцена.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Тук виждате кочияша на дилижанса,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
а той, отгоре -
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
А, Б, В, Г, Д, Ж, З.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Най-сетне спира неудържимата сцена.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Това обикновено са основните учени;
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
долните обикновено са хирурзите.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Смях)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Аз съм хирург, така че не е толкова смешно.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Смях)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Но всъщност метод А е правилният подход.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
С това искам да кажа, че всеки път, щом сме пускали една от тези технологии
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
в клиниката, сме се уверявали абсолютно,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
че правим всичко, което можем
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
в ларобаторията, преди дори
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
да пуснем тези технологии към пациенти.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
А когато пуснем тези технологии към пациенти,
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
искаме да се уверим, че си задаваме един много труден въпрос.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Готов ли си да поставиш това в свой собствен любим човек, собственото си дете,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
член на собственото си семейство? И тогава действаме.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Защото основната ни цел, разбира се,
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
първо е да не вредим.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Сега ще ви покажа един много кратък клип.
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
Това е петсекунден клип с един пациент,
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
който получи един от проектираните органи.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Започнахме да имплантираме някои от тези структури
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
преди над 14 години.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Сега имаме пациенти, които се разхождат наоколо с органи,
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
проектирани органи, вече над 10 години.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Ще покажа клип с една млада дама.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
Тя имаше дефекта спина бифида - абнормалност на гръбначния мозък.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
Нямаше нормален пикочен мехур. Това е сегмент от Си Ен Ен.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Вземаме само пет секунди.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Това е един сегмент, за който се погрижи Санджей Гупта.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Видео: Катлийн М.: Щастлива съм. Винаги се страхувах,
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
че ще претърпя инцидент или нещо такова.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
А сега просто мога да отида
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
и да изляза с приятелите си,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
да правя, каквото искам.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Антъни Атала: Виждате ли, в крайна сметка обещанието за регенеративна медицина
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
е единствено обещание.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
И то всъщност е много просто,
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
пациентите ни да са по-добре.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Благодаря ви за вниманието.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(Аплодисменти)
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