TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Anthony Atala über das Züchten neuer Organe
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Anthony Atalas ultramodernes Labor züchtet menschliche Organe -- von Muskeln über Blutgefäße zu Blasen und mehr. Bei TEDMED zeigt er Bilder seiner Bioingenieure bei der Arbeit an Sci-Fi-Apparaturen, darunter ein ofenähnlicher Bioreaktor (bitte auf 37 C vorheizen) und eine Maschine, die menschliches Gewebe "druckt".
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
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This is actually a painting
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Dieses Bild hängt
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that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
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in der Countway Library der medizinischen Fakultät Harvard.
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And it shows the first time an organ was ever transplanted.
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Es zeigt die erste Organtransplantation überhaupt.
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In the front, you see, actually, Joe Murray
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Im Vordergrund sehen Sie Joe Murray,
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getting the patient ready for the transplant,
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wie er einen Patienten für die Transplantation vorbereitet,
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while in the back room you see Hartwell Harrison,
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während Hartwell Harrison, der Leiter der
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the Chief of Urology at Harvard,
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Urologie in Harvard, im Hinterzimmer
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actually harvesting the kidney.
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dabei ist, eine Niere zu entnehmen.
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The kidney was indeed the first organ
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Ja, die Niere war das erste Organ, das
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ever to be transplanted to the human.
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je einem Menschen transplantiert wurde.
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That was back in 1954,
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Das geschah 1954.
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55 years ago.
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Vor 55 Jahren
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Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
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gab es immer noch eine Menge derselben, schon Jahrzehnte
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as many decades ago.
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währenden Herausforderungen.
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Certainly many advances, many lives saved.
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Sicherlich viele Fortschritte, viele gerettete Leben.
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But we have a major shortage of organs.
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Doch besteht großer Mangel an Organen.
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In the last decade the number of patients
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Im vergangenen Jahrzehnt hat sich die Zahl der Patienten,
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waiting for a transplant has doubled.
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die auf eine Transplantation warten, verdoppelt.
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While, at the same time, the actual number of transplants
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Gleichzeitig ist die tatsächliche Anzahl an Transplantaten
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has remained almost entirely flat.
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jedoch nahezu gleich geblieben.
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That really has to do with our aging population.
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Das hat mit dem Altern unserer Bevölkerung zu tun.
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We're just getting older.
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Wir werden einfach älter.
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Medicine is doing a better job
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Die Medizin leistet bessere Arbeit
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of keeping us alive.
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dabei, uns am Leben zu erhalten.
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But as we age, our organs tend to fail more.
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Beim Altern neigen unsere Organe häufiger zum Versagen.
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So, that's a challenge,
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Das ist eine Herausforderung,
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not just for organs but also for tissues.
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nicht nur im Hinblick auf Organe sondern auch im Hinblick auf Gewebe.
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Trying to replace pancreas,
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Wir versuchen, den Pankreas zu ersetzen,
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trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
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oder Nerven, die uns bei Parkinson helfen können.
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These are major issues.
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Das sind große Probleme.
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This is actually a very stunning statistic.
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Hier ist eine sehr beeindruckende Statistik.
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Every 30 seconds
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Alle 30 Sekunden
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a patient dies from diseases
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stirbt ein Mensch an einer Krankheit,
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that could be treated with tissue regeneration or replacement.
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die mit der Regeneration oder dem Ersatz von Gewebe behandelt werden könnte.
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So, what can we do about it?
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Was können wir dagegen tun?
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We've talked about stem cells tonight.
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Wir haben heute Abend über Stammzellen gesprochen.
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That's a way to do it.
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Das ist eine Möglichkeit.
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But still ways to go to get stem cells into patients,
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Es ist mmer noch schwierig, die Stammzellen in die Patienten hineinzukriegen,
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in terms of actual therapies for organs.
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hinsichtlich der eigentlichen Organtherapien.
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Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
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Wäre es nicht großartig, wenn sich unsere Körper regenerieren könnten?
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Wouldn't it be great if we could actually harness the power
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Wäre es nicht großartig, wenn wir tatsächlich die Kraft unserer Körper
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of our bodies, to actually heal ourselves?
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zur Selbstheilung nutzen könnten?
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It's not really that foreign of a concept, actually;
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In der Tat ist dieses Konzept so abwegig nicht;
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it happens on the Earth every day.
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das passiert jeden Tag auf dieser Erde.
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This is actually a picture of a salamander.
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Dieses Bild zeigt einen Salamander.
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Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
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Sie haben diese erstaunliche Fähigkeit zur Selbstregeneration.
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You see here a little video.
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Schauen Sie sich diesen kleinen Film an.
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This is actually a limb injury in this salamander.
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Dieser Salamander hat ein verletztes Glied.
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And this is actually real photography,
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Das ist sogar echte Fotografie,
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timed photography, showing how that limb regenerates
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im Zeitraffer, die zeigt, dass sich das Glied innerhalb
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in a period of days.
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weniger Tage regeneriert.
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You see the scar form.
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Sie sehen, wie sich eine Narbe bildet.
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And that scar actually grows out
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Und aus dieser Narbe wächst wahrhaftig
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a new limb.
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ein neues Glied.
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So, salamanders can do it.
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Salamander können es also.
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Why can't we? Why can't humans regenerate?
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Warum nicht wir? Warum können Menschen sich nicht regenerieren?
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Actually, we can regenerate.
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Aber genau das können wir.
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Your body has many organs
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Unser Körper hat viele Organe
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and every single organ in your body
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und jedes einzelne Organ in unserem Körper
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has a cell population
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hat eine Zellpopulation,
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that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
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die zur Übernahme bereit ist, sobald wir eine Verletzung erleiden. Das passiert jeden Tag.
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As you age, as you get older.
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Wenn wir altern, wenn wir älter werden,
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Your bones regenerate every 10 years.
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regenerieren sich unsere Knochen alle 10 Jahre.
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Your skin regenerates every two weeks.
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Unsere Haut regeneriert sich alle 14 Tage.
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So, your body is constantly regenerating.
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Folglich regeneriert sich unser Körper ständig.
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The challenge occurs when there is an injury.
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Die Herausforderung geschieht, wenn wir uns verletzen.
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At the time of injury or disease,
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Zum Zeitpunkt der Verletzung oder Erkrankung
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the body's first reaction
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ist die erste Reaktion
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is to seal itself off from the rest of the body.
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die Abschottung vom Rest des Körpers.
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It basically wants to fight off infection,
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Im Grunde möchte der Körper die Infektion abwehren,
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and seal itself, whether it's organs inside your body,
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und sich versiegeln; ob es sich nun um innere Organe handelt,
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or your skin, the first reaction
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oder die Haut, als erste Reaktion tritt
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is for scar tissue to move in,
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Narbengewebe auf, um sich vom
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to seal itself off from the outside.
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Äußeren abzuschotten..
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So, how can we harness that power?
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Wie können wir nun diese Kraft nutzen?
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One of the ways that we do that
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Eine Möglichkeit, die wir haben,
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is actually by using smart biomaterials.
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ist die Nutzung intelligenter Biomaterialien.
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How does this work? Well, on the left side here
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Wie funktioniert das? Hier links sehen Sie
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you see a urethra which was injured.
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eine verletzte Urethra.
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This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
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Das ist der Kanal, der die Blase mit dem Körperäußeren verbindet.
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And you see that it is injured.
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Und Sie sehen, dass er verletzt ist.
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We basically found out that you can use these smart biomaterials
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Im Grunde haben wir herausgefunden, dass sich diese intelligenten
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that you can actually use as a bridge.
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Biomaterialien als Brücke verwenden lassen.
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If you build that bridge, and you close off
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Wenn man diese Brücke baut und
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from the outside environment,
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vom Äußeren abschließt,
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then you can create that bridge, and cells
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lässt sie sich bauen und Zellen,
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that regenerate in your body,
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die sich in Ihrem Körper regenerieren,
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can then cross that bridge, and take that path.
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können sie überqueren und ihren Weg gehen.
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That's exactly what you see here.
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Genau das sehen Sie hier.
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It's actually a smart biomaterial
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Hier ist eines der intelligenten Biomaterialien,
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that we used, to actually treat this patient.
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mit denen wir diesen Patienten behandelt haben.
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This was an injured urethra on the left side.
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Hier links sahen Sie eine verletzte Urethra.
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We used that biomaterial in the middle.
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Wir benutzten das Biomaterial in der Mitte.
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And then, six months later on the right-hand side
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Und hier rechts sehen Sie, was sechs Monate später passiert
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you see this reengineered urethra.
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ist, die technisch angepasste Urethra.
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Turns out your body can regenerate,
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Unser Körper kann sich also regenerieren,
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but only for small distances.
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jedoch nur auf geringen Flächen.
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The maximum efficient distance for regeneration
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Die größte effiziente Distanz für die Regeneration
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is only about one centimeter.
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beträgt nur etwa einen Zentimeter.
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So, we can use these smart biomaterials
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Wir können diese intelligenten Biomaterialien
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but only for about one centimeter
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nutzen, aber nur für etwa einen Zentimeter
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to bridge those gaps.
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zur Überbrückung solcher Lücken.
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So, we do regenerate, but for limited distances.
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Wir regenerieren also wirklich, aber nur auf begrenzte Distanzen.
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What do we do now,
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Was tun wir aber,
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if you have injury for larger organs?
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wenn größere Organe verletzt sind?
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What do we do when we have injuries
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Was tun wir, wenn wir Verletzungen
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for structures which are much larger
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an Strukturen haben, die weit größer sind, als
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than one centimeter?
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einen Zentimeter?
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Then we can start to use cells.
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Dann können wir mit dem Einsatz von Zellen beginnen.
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The strategy here, is if a patient comes in to us
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Wenn ein Patient mit einem erkrankten oder verletzten Organ
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with a diseased or injured organ,
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307000
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zu uns kommt, gilt die folgende Strategie:
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you can take a very small piece of tissue from that organ,
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309000
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Man kann ein winzig kleines Stück dieses Organs entnehmen,
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less than half the size of a postage stamp,
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312000
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kleiner als eine halbe Briefmarke, man kann
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you can then tease that tissue apart,
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315000
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das Gewebe auseinanderklauben,
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and look at its basic components,
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318000
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sich seine Grundbestandteile anschauen,
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the patient's own cells,
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die eigenen Zellen des Patienten;
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you take those cells out,
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man kann diese Zellen entnehmen,
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grow and expand those cells outside the body in large quantities,
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324000
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sie außerhalb des Körpers in großen Mengen züchten und ausdehnen
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and then we then use scaffold materials.
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328000
3000
und dann benutzen wir Gerüstmaterialien.
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To the naked eye they look like a piece of your blouse,
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Mit nacktem Auge sehen sie aus wie ein Stück Ihrer Bluse
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or your shirt, but actually
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334000
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oder Ihres Hemds, aber eigentlich
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these materials are fairly complex
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sind diese Materialien ganz schön komplex
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and they are designed to degrade once inside the body.
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339000
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und sie sind so entwickelt worden, dass sie im Körper zerfallen.
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It disintegrates a few months later.
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Sie lösen sich innerhalb einiger Monate auf.
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It's acting only as a cell delivery vehicle.
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344000
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Sie dienen nur als Mittel zur Zelllieferung.
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It's bringing the cells into the body. It's allowing
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347000
2000
Sie bringen die Zellen in den Körper. Sie ermöglichen es,
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the cells to regenerate new tissue,
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349000
2000
den Zellen, neues Gewebe zu bilden,
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and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
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351000
4000
und sobald sich das Gewebe regeneriert hat, verschwindet das Gerüst.
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And that's what we did for this piece of muscle.
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355000
3000
Genau das haben wie mit diesem Stück Muskel getan.
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This is actually showing a piece of muscle and how we go through
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358000
2000
Hier sehen Sie ein Stück Muskel und wie wir mit den Strukturen verfahren,
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the structures to actually engineer the muscle.
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360000
3000
damit wir den Muskel technisch entwickeln können.
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We take the cells, we expand them,
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363000
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Wir nehmen die Zellen, dehnen sie aus,
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we place the cells on the scaffold,
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365000
2000
wir platzieren die Zellen auf dem Gerüst,
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and we then place the scaffold back into the patient.
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367000
3000
und danach fügen wir dem Patienten das Gerüst ein.
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But actually, before placing the scaffold into the patient,
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370000
3000
Doch noch bevor wir dem Patienten das Gerüst einsetzen,
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we actually exercise it.
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373000
3000
trainieren wir es.
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We want to make sure that we condition
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376000
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Wir möchten sicherstellen, dass wir den Muskel
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this muscle, so that it knows what to do
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378000
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so konditionieren, dass er weiß, was er zu tun hat,
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once we put it into the patient.
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380000
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sobald wir ihn dem Patienten einpflanzen.
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That's what you're seeing here. You're seeing
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382000
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Das sehen Sie hier. Sie sehen, wie dieser
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this muscle bio-reactor
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384000
2000
Bioreaktor den Muskel tatsächlich
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actually exercising the muscle back and forth.
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386000
4000
durch Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen trainiert.
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Okay. These are flat structures that we see here,
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390000
4000
Okay. Was Sie hier sehen, sind flache Strukturen,
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the muscle.
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394000
2000
der Muskel.
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What about other structures?
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396000
2000
Was ist mit anderen Strukturen?
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This is actually an engineered blood vessel.
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398000
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Hier ist ein technisch angefertigtes Blutgefäß.
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Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
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401000
3000
Fast wie vorher, nur etwas komplexer.
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Here we take a scaffold,
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404000
2000
Hier nehmen wir das Gerüst
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and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
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406000
4000
und im Grunde -- kann das Gerüst wie dieses Stück Papier hier sein.
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And we can then tubularize this scaffold.
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410000
2000
Dann können wir es zu einer Röhre formen.
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And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
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Bei der Anfertigung eines Blutgefäßes nutzen wir dieselbe Strategie.
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A blood vessel is made up of two different cell types.
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Ein Blutgefäß besteht aus zwei verschiedenen Zelltypen.
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We take muscle cells, we paste,
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420000
3000
Wir nehmen Muskelzellen, wir überkleben
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or coat the outside with these muscle cells,
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oder ummanteln das Äußere mit diesen Muskelzellen,
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very much like baking a layer cake, if you will.
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in etwa wie eine Schichttorte backen, wenn Sie so wollen.
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You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Die Muskelzellen kommen nach außen.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Die Zellwände der Blutgefäße kommen nach innen.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Jetzt haben wir ein voll bestücktes Gerüst.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Das ganze stellt man in ein ofenähnliches Gerät,
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
das dieselben Bedingungen wie der menschlicher Körper hat,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 Grad Celsius,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 Prozent Sauerstoff.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Dann wird es trainiert, wie Sie es in dem Video gesehen haben.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
Hier rechts sehen Sie eine technisch angefertigte Karotis.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Das ist die Arterie, die von Ihrem Nacken ins Gehirn führt.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
Und dieses Röntgenbild zeigt
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
das patentierte, funktionale Blutgefäß.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Komplexere Strukturen
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
wie Blutgefäße, Harnröhren, die ich Ihnen gezeigt habe,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
sind definitiv komplexer,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
weil sie aus zwei verschiedene Zelltypen bestehen.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Tatsächlich treten sie jedoch meistens als Kanäle auf.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Im stabilen Zustand lassen sie Flüssigkeiten
08:11
at steady states.
173
476000
2000
oder Luft durchgehen.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Sie sind nicht annähernd so komplex wie Hohlorgane.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Hohlorgane sind wesentlich komplexer,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
weil man diese auf Anfrage handeln lassen muss.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Die Blase etwa ist ein solches Organ.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Dieselbe Strategie, wir nehmen ein winziges Stück Blase,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
kleiner als eine halbe Briefmarke,
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
Wir klauben das Gewebe auseinander,
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
teilen es in zwei kleine individuelle Zellkomponenten,
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
in Muskeln und spezialisierte Blasenzellen.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Wir züchten die Zellen außerhalb des Körpers in großen Mengen.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Das Züchten der Zellen aus den Organen dauert etwa vier Wochen.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Dann geben wir diesem Gerüst die Form einer Blase.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Das Innere überziehen wir mit diesen Blasenwandzellen.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
Das Äußere überziehen wir mit diesen Muskelzellen.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Wir stellen es dann zurück in dieses ofenähnliche Gerät
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Sechs bis acht Wochen nach der Gewebeentnahme kann man das
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
Organ einfach zurück in den Patienten stecken.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Hier sehen wir das Gerüst.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Das Material wird gerade mit den Zellen überzogen.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Als wir den ersten klinischen Versuch für diese Patienten durchführten,
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
fertigten wir für jeden Patienten ein individuelles Gerüst an.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Sechs bis acht Wochen vor dem
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
Operationstermin brachten wir die Patienten her, machten Röntgenbilder;
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
dann fertigten wir ein spezifischen Gerüst für die Größe der
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
Beckenhöhle an.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
Für die zweite Versuchsphase
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
hatten wir einfach verschiedene Größen: klein, mittel, groß und extra-groß.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Lachen)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Das stimmt.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
Und ich bin sicher, dass hier alle extra-groß gewollt hätten. Stimmt's?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Lachen)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Blasen sind definitiv etwas komplexer
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
als andere Strukturen.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Es gibt jedoch andere Hohlorgane mit weiterer Komplexität.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Hier ist eine technisch angefertigte Herzklappe.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
Und diese Herzklappe wird nach derselben Strategie hergestellt.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Wir nehmen das Gerüst und bepflanzen es mit Zellen;
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
und hier sehen Sie, wie sich die Klappensegel öffnen und schließen.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Vor der Implantation trainieren wir sie.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Dieselbe Strategie.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
Am komplexesten sind die soliden Organe.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Denn solide Organe sind komplexer,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
weil man viel mehr Zellen pro Zentimeter benötigt.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Hier ist einfaches solides Organ wie das Ohr.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Es wir hier mit Knorpel bepflanzt.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Das ist das ofenähnliche Gerät;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
sobald das Ohr ummantelt ist, kommt es da hinein.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
Einige Wochen später entnehmen wir das Knorpelgerüst.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Was wir hier anfertigen sind tatsächlich Finger.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Sie werden geschichtet, eine Schicht auf die andere,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
erst der Knochen, die Lücken werden mit Knorpel gefüllt.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Dann fangen wir an, oben den Muskel hinzuzufügen.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
Dann fängt man an, diese soliden Strukturen zu schichten.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Noch viel komplexere Organe.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
Mit Abstand die komplexesten soliden Organe
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
sind die hoch vaskularisierten, mit jeder Menge
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
Blutgefäßen versehenen
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
Organe wie Herz,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
Leber und Nieren.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Hier ist ein Beispiel für verschiedene Strategien
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
zur technischen Anfertigung solider Organe.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Das ist eine der Strategien. Wir benutzen Drucker.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
Anstelle von Tinte nehmen wir -- Sie haben hier gerade eine Tintenpatrone
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
gesehen - einfach Zellen.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Das ist ein typischer Drucker.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Er ist gerade dabei, ein Doppelkammerherz zu drucken,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
eine Schicht nach der anderen.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Hier sehen Sie, wie das Herz herauskommt. Der Druckvorgang dauert etwa 40 Minuten,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
und etwa vier bis sechs Stunden später
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
sehen Sie, wie sich die Muskelzellen kontrahieren.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Applaus)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Diese Technologie wurde von Tao Ju entwickelt, der in unserem Institut arbeitete.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Natürlich ist das alles noch im Experimentierstadium,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
nicht zur Anwendung bei Patienten.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Eine weitere Strategie, die wir verfolgt haben,
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
ist die Verwendung von dezellularisierten Organen.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Wir nehmen ein Spenderorgan,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
aussortierte Organe,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
und sehr milde Desinfektionsmittel,
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
um damit alle Zellelemente aus diesen Organen zu entfernen.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Links oben zum Beispiel
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
sehen Sie eine Leber.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Wir nehmen also die Spenderleber
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
benutzen sehr milde Desinfektionsmittel,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
und mit diesen milden Desinfektionsmitteln nehmen wir alle
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
Zellen aus der Leber.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Zwei Wochen später können wir praktisch dieses Organ
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
aufheben, es fühlt sich an wie eine Leber,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
es lässt sich halten wie eine Leber,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
es sieht aus wie eine Leber, aber es hat keine Zellen.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Wenn Sie so wollen,
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
ist alles, was uns geblieben ist, das Skelett einer Leber,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
ganz aus Collagen,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
ein körpereigenes Material, das nicht abgestoßen wird.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Wir können es bei jedem Patienten benutzen.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Wir nehmen dann diese vaskuläre Struktur
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
und können beweisen, dass wir den Vorrat an Blutgefäßen beibehalten.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Hier können Sie es durch die Flouroskopie sehen.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Wir spritzen Kontrastmittel in das Organ.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Sie sehen, wie es anfängt. Wir spritzen das Kontrastmittel in das Organ,
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
in die dezellularisierte Leber.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
Und Sie können den intakt gebliebenen Gefäßverlauf sehen.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Dann nehmen wir die Zellen, die vaskulären Zellen,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
Blutgefäßzellen, wir durchspülen den Gefäßverlauf
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
mit den eigenen Zellen des Patienten.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Wir durchspülen die Außenseite der Leber
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
mit den eigenen Leberzellen des Patienten.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
Und so schaffen wir eine funktionstüchtige Leber.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
Das ist noch im Experimentierstadium.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Aber experimentell können wir tatsächlich
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
die Funktionalität der Leberstruktur reproduzieren.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Für die Niere,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
die ich Ihnen bereits auf dem Bild zu Anfang
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
gezeigt hatte, gilt,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
dass 90 Prozent auf der Warteliste für ein Transplantat
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
auf eine Niere warten, 90 Prozent.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Eine andere Strategie, der wir nachgehen,
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
ist die Herstellung von Scheiben,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
die aufeinander gestapelt werden, wie ein Akkordeon, wenn Sie so wollen.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Also stapeln wir diese Scheiben mit Nierenzellen aufeinander.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
Und hier sehen Sie diese Miniaturnieren, die wir technisch angefertigt haben.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Sie stellen tatsächlich Urin her.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Bei kleinen Strukturen ist die Frage, wie man sie vergrößern kann.
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
Und daran arbeiten wir jetzt
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
im Institut.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
An dieser Stelle möchte ich für Sie eine der
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
Strategien zusammenfassen, die wir in der regenerativen Medizin verfolgen.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Wenn es irgendwie möglich ist,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
möchten wir am liebsten, mit der Nutzung intelligenter Biomaterialien beginnen,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
die wir einfach von der Stange nehmen,
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
und Ihre Organe damit regenerieren.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
Was die Größe angeht, sind wir im Moment eingeschränkt,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
aber unser eigentliches Ziel ist es, diese Flächen mit der Zeit zu vergrößern.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Wenn wir keine intelligenten Biomaterialien verwenden können,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
würden wir lieber Ihre eigenen Zellen benutzen.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Warum? Weil die nicht abgestoßen werden.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Wir können Ihnen Zellen entnehmen,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
eine Struktur schaffen, diese in Ihren Körper einsetzen, sie wird nicht abgestoßen.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
Und wenn möglich möchten wir die Zellen des betreffenden Organs benutzen.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Wenn Sie mit einer kranken Luftröhre erscheinen,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
dann möchten wir Zellen aus Ihrer Luftröhre.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Wenn Sie mit einem kranken Pankreas erscheinen,
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
möchten wir Zellen von diesem Organ.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Warum? Wir möchten nämlich lieber Zellen nehmen,
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
die bereits wissen, was sie zu tun haben.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Eine Luftröhrenzelle weiß, dass sie eine Luftröhrenzelle ist.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Wir müssen ihr nicht beibringen, ein anderer Zelltyp zu sein.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Wir ziehen also organspezifische Zellen vor.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
Und heute können wir Zellen von fast jedem Organ in Ihrem Körper bekommen,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
außer denen, für die wir noch Stammzellen brauchen,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
wir Herz, Leber, Nerven und Pankreas.
14:58
And for those we still need stem cells.
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883000
3000
Dafür brauchen wir immer noch Stammzellen.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
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886000
3000
Wenn wir keine Stammzellen aus Ihrem Körper benutzen können,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
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889000
3000
möchten wir Stammzellen von einem Spender.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
Wir bevorzugen Zellen, die nicht abgestoßen werden
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
und keine Tumore bilden.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Und wir arbeiten gerade viel mit Stammzellen,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
über die wir vor zwei Jahren geschrieben hatten,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
Stammzellen aus Fruchtwasser,
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
und der Plazenta, die diese Eigenschaften haben.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
An dieser Stelle möchte ich Ihnen von unseren
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
größten Herausforderungen erzählen.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Wissen Sie, wenn ich Ihnen hier diese Präsentation zeige, sieht alles so gut aus,
15:30
everything works. Actually no,
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915000
2000
alles funktioniert. Nicht wirklich,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
diese Technologien funktionieren nicht so einfach.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Die Arbeit, die Sie heute gesehen haben, wurde
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
an unserem Institut teilweise von mehr als 700 Forschern
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
über einen Zeitraum von 20 Jahren geleistet.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Das sind knallharte Technologien.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Hat man einmal die Formel richtig hin bekommen, kann man sie vervielfältigen.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Aber dazu braucht es einiges.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
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934000
2000
Ich zeige immer gern diesen Cartoon.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
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936000
2000
So hält man eine durchgegangene Kutsche auf.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
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938000
2000
Hier sehen Sie den Kutscher
15:55
and he goes, on the top panel,
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940000
2000
er geht, ganz oben,
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
er geht A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Schließlich stoppt er die durchgegangene Kutsche.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Und das sind gewöhnlich die Grundlagenforscher.
16:04
The bottom is usually the surgeons.
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949000
2000
Unten sind gewöhnlich die Chirurgen.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Lachen)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Da ich selbst Chirurg bin, finde ich das gar nicht so witzig.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Lachen)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Aber eigentlich ist A die korrekte Methode.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
Was ich damit meine, ist, dass wir uns immer, wenn wir eine dieser Technologien
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
klinisch umgesetzt haben,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
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967000
3000
absolut vergewissert haben, dass wir im Labor alles getan haben,
16:25
in the laboratory before we ever
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970000
2000
was wir können, bevor wir diese
16:27
launch these technologies to patients.
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972000
2000
Technologien je an Patienten anwenden.
16:29
And when we launch these technologies to patients
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974000
2000
Und wenn wir diese Technologien bei Patienten einsetzen,
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
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976000
5000
vergewissern wir uns, indem wir uns eine sehr schwierige Frage stellen.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
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981000
3000
Würden wir das unseren Lieben einsetzen, unseren eigenen Kindern,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
oder Familienmitgliedern, und dann schreiten wir zur Tat.
16:42
Because our main goal, of course,
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987000
2000
Denn unser Hauptziel ist natürlich,
16:44
is first, to do no harm.
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989000
3000
an erster Stelle, keinen Schaden zu verursachen.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
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992000
2000
Ich werde Ihnen jetzt ein kurzes Video vorspielen.
16:49
It's a five second clip of a patient
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994000
3000
Ein 5-Sekunden-Video von einer Patientin, die
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
eines dieser technisch angefertigten Organe erhalten hatte.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Vor mehr als 14 Jahren fingen wir an, einige dieser
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
Strukturen zu implantieren.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
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1003000
2000
Es gibt schon Patienten, die heute mit technisch angefertigten
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
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1005000
4000
Organen herumlaufen, und das seit über 10 Jahren.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
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1009000
2000
Ich zeige Ihnen nun ein Video über eine junge Frau.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
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1011000
3000
Sie hatte eine Spina bifida, eine Anomalie des Rückenmarks.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
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1014000
3000
Sie hatte keine normale Blase. Das ist ein Ausschnitt von CNN.
17:12
We are just taking five seconds.
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1017000
2000
Wir brauchen nur fünf Sekunden.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
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1019000
5000
Es war Sanjay Gupta, der für diesen Ausschnitt zuständig war.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
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1024000
2000
Video: Kaitlyn M: Ich bin froh. Ich hatte immer Angst,
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that I was going to have like, an accident or something.
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1026000
3000
dass mir ein Unfall oder so was passieren könnte
17:24
And now I can just go and
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1029000
3000
Jetzt kann ich einfach los ziehen und
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go out with my friends,
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1032000
2000
mit meinen Freunden ausgehen
17:29
go do whatever I want.
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1034000
2000
und machen, wozu ich gerade Lust habe.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
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1037000
3000
Anthony Atala: Sie sehen also, dass die regenerative Medizin letzten Endes
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is a single promise.
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1040000
2000
eine einzige Hoffnung bringt,
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And that is really very simple,
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1042000
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ganz einfach, dass
17:40
to make our patients better.
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1045000
2000
es unseren Patienten besser geht.
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Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
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(Applause)
390
1049000
2000
(Applaus)
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