TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
מולי סטיבנס: דרך חדשה לגדל עצמות
Filmed:
Readability: 4.3
1,271,408 views
מה צריך כדי לגדל עצמות בכמויות גדולות? ניתוח בניית עצם טיפוסי -- בו נלקחת רקמת עצם ממותן החולה ומושתלת באזור העצם השבורה במקום אחר בגוף - הוא בעל יעילת מוגבלת ועשוי לגרום לכאבים קשים גם שנים לאחר הניתוח.
בשיחה המעניינת שלפנינו, מולי סטיבנס מציגה שימוש חדשני בתאי גזע, שרותם את היכולת מולדת של העצמות לבנות את עצמן מחדש, כדי לייצר כמויות גדולות של רקמת עצם ללא כאבים.
Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
As humans, it's in our nature
0
462
1699
כבי אנוש, אנו נוטים באופן טבעי
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
לנסות ולשפר את בריאותנו ולצמצם את כאבינו.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
כל מחלה בה אנחנו נתקלים במהלך חיינו
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
בין אם מדובר בסרטן, סוכרת, מחלות לב,
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
או אפילו שברים בעצמות, אנחנו שואפים להחלים מהם.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
אני עומדת בראש מעבדה לחומרים ביולוגיים,
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
ותמיד התעניינתי בדרך בה בני אנוש
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
משתמשים בחומרים בדרכים יצירתיות
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
בגוף במשך השנים.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
קחו לדוגמה את הצדף הכחול היפהפה הזה.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
השתמשו בו בני המאיה
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
בתור שיניים תותבות מלאכותיות.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
אנחנו לא בטוחים לגמרי מדוע הם עשו זאת.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
הוא קשה. הוא עמיד.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
אבל יש לו תכונות מעניינות נוספות.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
למעשה, כאשר הם החדירו אותו לעצמות הלסת,
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
הוא התאחד עם העצם.
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
וגילינו בעזרת טכנולוגיות הדמיה מתוחכמות,
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
שחלק מהאיחוד עם העצם נבע מהעובדה
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
שהצדף הזה מעוצב
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
בצורה מסויימת, יש לו כימיה יפהפייה,
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
יש לו מבנה ארכיטקטוני יפהפה.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
ונראה לי שבמידה רבה ניתן לחשוב
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
על השימוש בצדפים הכחולים ועל אנשי המאיה
01:15
as the first real application
25
63408
1520
כשימוש הראשון
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
בטכנולוגיית בלוטות' (שן כחולה).
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(צחוק)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
אבל אם נמשיך ונחשוב על מקרים נוספים בהיסטוריה
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
בהם אנשים השתמשו בחומרים שונים בגוף,
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
מדובר במקרים רבים ברופאים
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
שהיו יצירתיים מאד.
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
הם השתמשו במוצרים מוכנים.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
אחת הדוגמאות החביבות עלי
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
היא זו של סר הארולד רידלי,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
שהיה רופא עיניים מפורסם,
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
או לפחות הפך לרופא עיניים מפורסם.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
ובזמן מלחמת העולם השנייה, הוא ראה
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
טייסים שחזרו ממשימות הקרב שלהם,
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
והוא שם לב שבתוך העיניים שלהם
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
היו רסיסים של חומרים
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
תקועים בתוך העין,
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
אבל הממצא המעניין ביותר
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
היה שאותו חומר, בפועל, לא גרם
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
לתגובה דלקתית כלשהי.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
הוא בדק את הנושא, והבין
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
שהחומר המדובר היה חתיכות קטנות של פלסטיק
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
שהגיעו מחופת מטוסי הספיטפייר.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
הממצא הזה גרם לו להציע להשתמש בפלסטיק הזה
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
כחומר חדש ליצור עדשות שיושתלו בתוך גלגל העין.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
קוראים לחומר PMMA, וכיום משתמשים בו
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
במיליוני אנשים כל שנה
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
על מנת לטפל במחלת הקטרקט.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
הדוגמא הזו, לטעמי, היא דוגמא נהדרת,
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
כי היא עוזרת לנו לזכור שבעבר,
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
אנשים בחרו להשתמש בחומרים
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
שלא גרמו לתגובה ביולוגית בגוף.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
המטרה שלהם הייתה לבצע תפקוד מכני.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
הם הושתלו בגוף
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
בלי לגרום לתגובה ביולוגית קשה.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
ומה שרציתי להראות לכם הוא
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
שברפואה המנסה לייצר איברים חלופיים,
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
הפסקנו לנסות ולעבוד בצורה הזו
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
של בחירה בחומרים שאינם גורמים תגובה ביולוגית.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
כיום אנחנו מחפשים באופן פעיל אחרי חומרים
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
שיגרמו לתגובה ביולוגית,
שיגיבו עם הגוף,
שיגיבו עם הגוף,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
ושניתן להשתיל אותם בגוף,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
על מנת שיבצעו תפקיד,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
ובמשך הזמן הם יתמוססו.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
אם נסתכל על התרשים הבא,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
הוא מראה לכם על מה אנחנו חושבים
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
כגישה הנכונה להנדסת רקמות.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
יש לנו תאים, בד"כ תאים שנלקחו מהחולה.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
אנחנו שמים אותם על חומר,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
וניתן לייצר חומר מורכב מאד במידת הצורך,
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
ואחר כך נגדל את התאים במעבדה
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
או שנשתיל אותם ישירות בגוף החולה.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
ובגישה הזו משתמשים כיום ברחבי העולם,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
וגם במעבדה שלנו.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
אבל אחד הדברים החשובים ביותר
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
כאשר אנחנו חושבים על תאי גזע
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
הוא שתאי גזע יכולים להפוך למספר רב של דברים,
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
והם שואפים להפוך למספר רב של דברים,
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
ולכן חשוב לנו לוודא שהסביבה
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
בה אנחנו מגדלים אותם, תכיל מספיק מידע
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
על מנת שהם יהפכו לרקמה מהסוג הנכון.
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
ואם נחשוב על סוגי הרקמות השונים
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
שאנשים רוצים לבנות מחדש
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
ברחבי העולם, בכל המעבדות ברחבי העולם,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
מדובר באופן מעשי בכל סוגי הרקמות שיש בגוף.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
מבנה הרקמות הללו שונה מאד,
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
והוא תלוי בשאלות כמו מחלות הרקע של החולה,
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
ומצבים שונים,
מהבחינה של איך מתחילים תהליך של בניית רקמה מחדש,
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
חשוב לבחור את החומרים
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
בהם נשתמש בזהירות רבה,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
לבחון את המבנה הביוכימי שלהם,
את המכניקה שלהם,
את המכניקה שלהם,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
ותכונות רבות אחרות.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
לרקמות בגופנו יש יכולות משתנות לגדול מחדש,
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
וכאן אנחנו רואים את פרומתאוס המסכן,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
שבחר בעיסוק בעייתי
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
ונענש על ידי האלים היווניים.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
הוא נקשר לסלע גדול,
ונשר הגיע מדי יום על מנת לאכול מהכבד שלו.
ונשר הגיע מדי יום על מנת לאכול מהכבד שלו.
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
אבל הכבד שלו נבנה מחדש כל יום,
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
וכך יום אחר יום הוא נענש
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
לנצח על ידי האלים.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
והכבד באמת בונה את עצמו בצורה יפה מאד,
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
אבל אם נחשוב על רקמות אחרות,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
כמו סחוס, לדוגמא,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
אפילו חריץ קטן בסחוס
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
לא מסוגל לתקן את עצמו.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
כך שבניית רקמות משתנה מאד בהתאם לרקמות השונות.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
העצמות נמצאות איפהשהו באמצע הדרך,
04:51
and this is one of the tissues
that we work on a lot in our lab.
that we work on a lot in our lab.
116
279216
2900
וזו אחת הרקמות עליהם אנחנו עובדים במעבדה שלנו.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
לעצם יש יכולות תיקון טובות למדי.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
היא חייבת.
אני בטוחה שכולנו עברנו שברים
אני בטוחה שכולנו עברנו שברים
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
בנקודה כלשהי בחיינו.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
ואחת הדרכים בהן ניתן לחשוב
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
על להאיץ את תיקון השברים שלכם
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
היא התהליך שמוצג כאן,
שנקרא קציר של קצה עצם הכסל באגן.
שנקרא קציר של קצה עצם הכסל באגן.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
מה שהמנתח יכול לעשות הוא
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
לקחת מעט עצם מקצה עצם הכסל,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
שנמצאת ממש כאן,
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
ולהשתיל את העצם הזו במקום אחר בגוף.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
וזה עובד יפה מאד במציאות,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
מכיוון שמדובר בעצם מהגוף שלכם,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
ויש לה מערכת יעילה של כלי דם,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
שמספקים דם לכל נקודה בצורה מצוינת.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
אבל הבעיה היא, שיש כמות מוגבלת של עצם שניתן לקצור,
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
ושאחרי ביצוע הניתוח,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
החולה עשוי לסבול מכאב חזק
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
באזור הפגוע עד שנתיים אחרי הניתוח.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
אז הגענו למסקנה,
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
שקיים צורך עצום בתיקון עצמות, זה ברור,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
אבל גישת קציר קצה עצם הכסל
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
מוגבל מאד,
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
ושאלנו אם נוכל אולי לגרום
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
לייצור עצמות בתוך הגוף
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
לפי דרישה, ואז להשתיל אותם
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
בלי אותן תופעות לוואי כואבות
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
שנגרמות כתוצאה מקציר עצם הכסל.
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
וזה אכן מה שעשינו, והדרך בה עשינו זאת
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
הייתה לחזור לגישה הבסיסית של הנדסת רקמות
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
אבל בגישה מחשבתית שונה.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
הפכנו את התהליך לפשוט יותר,
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
ונפטרנו מהרבה שלבים בתהליך.
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
נפטרנו מהצורך לקצור תאים מהחולה,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
נפטרנו מהצורך להשתמש בתהליכים כימיים מסובכים ויקרים,
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
ונפטרנו מהצורך
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
לגדל את התאים על מסגרות במעבדה.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
והתמקדנו מאד
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
במערכות החומרים שלנו ובפישוט התהליך,
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
אבל בגלל שהשתמשנו בחומרים בצורה חכמה מאד,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
הצלחנו לייצר כמות עצמה של עצם
06:32
using this approach.
157
380877
1646
בעזרת השיטה החדשה.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
אנחנו השתמשנו בגוף
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
כזרז שיסייע לנו
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
לייצר כמות גדולה של עצם.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
ולגישה הזו אנחנו קוראים 'כור ביולוגי חי',
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
והצלחנו לייצר כמויות עצומות של עצם בעזרת השיטה הזו.
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
ואני אסביר לכם כיצד עובדת השיטה.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
מה שאנחנו עושים,
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
בבני אדם, יש לנו שכבה של תאי גזע
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
המצפים את העצמות הארוכות בגופנו.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
לשכבה הזו קוראים קליפת העצם.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
והשכבה הזו במצב הרגיל
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
קשורה בצורה הדוקה מאד לעצם שמתחתיה,
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
והיא מכילה תאי גזע בתוכה.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
תאי הגזע האלה חשובים מאד
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
בעובר המתפתח,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
והם מתעוררים כאשר אנחנו שוברים את אחת העצמות
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
על מנת לסייע בתהליך תיקון העצם.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
אז אנחנו לוקחים את קליפת העצם
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
ופיתחנו שיטה להזריק מתחת לקליפת העצם
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
נוזל, שתוך 30 שניות,
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
הופך לג'ל קשיח למדי,
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
שמפריד את קליפת העצם מהעצם עצמה.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
כך שנוצר, למעשה, חלל מלאכותי
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
שצמוד מצדו האחד לעצם
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
ומצדו השני לקליפת העצם העשירה בתאי גזע.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
ואנחנו חודרים דרך חתך קטנטן
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
שלא מאפשר חדירה של תאים אחרים מהגוף,
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
וכתוצא מכך נוצר אותו חלל שמהווה כור-ביולוגי מלאכותי בגוף החי
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
שמוביל לשגשוג וגדילה של תאי הגזע,
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
שיוצרים המון רקמה חדשה.
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
ואחרי זמן מה, ניתן לקצור את אותה רקמה
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
ולהשתמש בה במקומות אחרים בגוף.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
זוהי שקופית שמראה את מבנה הרקמות ההיסטולוגי
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
שמראה את הרקמות בתהליך,
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
ומה שאנחנו רואים בתמונה
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
הוא כמות גדולה מאד של עצם.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
ובתמונה, אתם רואים את אמצע הרגל,
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
את מוח העצמות (מימין),
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
ואת העצם המקורית (במרכז),
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
וניתן לראות היכן מסתיימת העצם המקורית,
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
ומצד שמאל ניתן לראות את העצם החדשה
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
שגדלה בחלל הכור הביולוגי,
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
וניתן בקלות לגדל כמות עצם גדולה יותר.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
וההפרדה הזו שאתם רואים
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
בין העצם המקורית לעצם החדשה
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
פועלת כנקודת חולשה עדינה,
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
שמאפשרת למנתח לבוא,
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
ולקצור את העצם החדשה,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
וקליפת העצם תגדל בחזרה,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
כך שהרגל תחזור
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
למצבה המקורי
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
לפני הניתוח ללא שום שינוי.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
כך שיש מעט מאד כאבים אחרי התהליך
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
בהשוואה לקציר של קצה עצם הכסל.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
וניתן לגדל כמויות שונות של עצם
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
כתלות בכמות הג'ל שהזרקנו לעצם,
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
כך שמדובר בתהליך שמייצר כמויות עצם בהתאמה לצורך.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
כשפיתחנו את התהליך,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
זכינו להמון סיקור מצד התקשורת,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
כי מדובר בדרך אלגנטית
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
לייצר עצם חדשה,
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
ופנו אלינו המון המון
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
אנשים שהיו מעוניינים להשתמש בשיטה.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
ואני אספר לכם,
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
שחלק מהפניות היו מאד מוזרות,
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
בלתי צפויות,
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
והפניה הכי מעניינת,
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
בואו נקרא לה ככה,
שקיבלתי,
שקיבלתי,
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
הייתה מקבוצה של שחקני פוטבול אמריקאי
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
שרצו שנייצר גולגולת בעובי כפול
09:25
made on their head.
229
553866
4281
בתוך הראש שלהם.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
כך שפונים אליכם כל מני אנשים,
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
וכמובן, בגלל שאני בריטית,
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
ומכיוון שגדלתי בצרפת,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
אני נוטה להיות מאד ישירה,
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
והייתי צריכה להסביר להם בצורה נעימה
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
שבמקרה הספציפי שלהם,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
נראה לי שאין בראשים שלהם
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
משהו שחשוב להגן עליו.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(צחוק)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(מחיאות כפיים)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
זו הייתה גישת העבודה שלנו,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
השתמשנו בחומרים פשוטים,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
שנבחרו בקפידה ובזהירות.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
ואנחנו יודעים שאותם תאים
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
בגוף, בעובר, כשהוא מתפתח
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
יכולים ליצור סוגים שונים של רקמות, סחוס,
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
ופיתחנו סוג נוסף של ג'ל, שהיה שונה מעט
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
במבנה שלו ושונה מעט מבחינה כימית,
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
הזרקנו אותו, והצלחנו לקבל
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
רקמת סחוס טהורה.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
והשיטה הזו עובדת ממש מצוין, לדעתי,
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
לשם ביצוע ניתוחים מתוכננים,
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
אבל חייבים לתכנן את הניתוח מראש.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
ועבור סוגי ניתוחים אחרים,
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
יש צורך ברור
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
בפתרונות המבוססים על בניית רקמה על גבי תבניות.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
וכאשר חושבים על עיצוב
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
אותן תבניות חדשות, באופן מעשי,
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
חשוב לגבש צוות רב תחומי.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
ולכן בצוות שלנו יש כימאים,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
ומומחים לביולוגיה של התא, ומנתחים, ואפילו פיזיקאים,
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
וכולם עובדים יחד
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
ומתמקדים במטרה שהיא עיצוב חומרים חדשים.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
אבל חשוב לנו שיהיה בהם מספיק מידע
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
שיגרום לתאי הגזע להפוך לסוג הרקמה הדרוש לנו,
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
אבל שלא יהיה מסובך להשתמש בהם
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
במרפאות ובחדרי הניתוח.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
ולכן אחד הדברים עליהם חשבנו הרבה
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
הוא לנסות ולהבין
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
את מבנה הרקמות השונות בגוף.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
ואם נחשוב על עצם,
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
הרקמה החביבה עלי,
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
נתמקד, ונראה,
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
שאפילו אם אינכם יודעים דבר על מבנה העצם,
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
מיד תראו שהעצם מסודרת בצורה יפהפייה,
ממש מסודרת יפה.
ממש מסודרת יפה.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
יש המון כלי דם בתוך העצם.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
ועם נתמקד שוב, נראה שכל התאים
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
מוקפים במבנה תלת ממדי
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
של סיבים בגדלים ננומטריים,
שמספקים המון מידע לתאים.
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
ואם נתמקד שוב,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
במקרה של עצם, נראה כמה
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
יפה מסודרים המבנים המקיפים את התאים
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
ברמה הננומטרית,
מדובר בחומרים היברידיים מורכבים
מדובר בחומרים היברידיים מורכבים
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
חלקם אורגניים, וחלקם אי-אורגניים.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
וכך נפתח בפנינו שדה שלם,
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
שעוסק בפיתוח של חומרים
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
בעלי מבנה היברידי כזה.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
ואני מציגה בפניכם רק שתי דוגמאות
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
בהם ייצרנו חומרים בעלי מבנה כזה,
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
וניתן לייצר אותם באופן מותאם לצורכי החולה.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
בתמונה אפשר לראות חומר אחד במרקם ספוגי
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
וחומר שגם הוא חומר היברידי
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
אבל הוא קשיח ביותר,
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
ואינו שביר.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
למרות שחומרים אי-אורגניים נוטים להיות שבירים מאד,
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
ולא ניתן להשיג
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
את אותו אורך ועמידות בזה.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
דבר נוסף שרציתי להזכיר הוא
12:04
many of the scaffolds we make
are porous, and they have to be,
are porous, and they have to be,
299
712402
2715
שרבים מהמבנים שאנחנו בונים הם נקבוביים,
הם חייבים להיות נקבוביים,
הם חייבים להיות נקבוביים,
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
כי כלי דם אמורים לגדול במבנה.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
אבל הנקבוביות הן לעתים קרובות
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
גדולות בהרבה מגודל התאים,
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
ולמרות שמדובר במבנה תלת ממדי,
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
התאים מתייחסים אליהם כאל משטחים עקמומיים במקצת,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
ומדובר במצב שאינו לגמרי טבעי.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
אחד הדברים שחשבנו לעשות
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
הוא לבנות מבנים בגדלים שונים במקצת
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
שעשויים להקיף את התאים מכל הכיוונים
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
ולספק להם מעט יותר מידע.
12:29
And there's a lot of work going
on in both of these areas.
on in both of these areas.
310
737890
3567
ומתבצע כיום המון מחקר בתחומים הללו.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
לסיום, אני רוצה לדבר מעט על
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
השימושים של הטכנולוגיה הזו במחלות לב,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
כי מדובר בבעיה רפואית עצומה.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
אחד הדברים הידועים לנו הוא,
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
שלחוסר המזל, אם אתם עוברים התקף לב,
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
רקמת שריר הלב עשויה להתחיל ולמות,
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
וההחלמה עשויה להיות חלקית גם כעבור הרבה זמן.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
ויכול להיות ממש נהדר,
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
אם נוכל למנוע את הרקמה המתה
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
או שנמנע ממנה למות,
או שנעזור לה להיבנות מחדש.
או שנעזור לה להיבנות מחדש.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
ויש המון ניסויים בתאי גזע ברחבי העולם,
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
והם בודקים הרבה סוגי תאים שונים,
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
אבל הקו המקשר שמסתמן מכל המחקרים
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
הוא שבמקרים רבים, אותם תאים ימותו
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
מיד אחרי ההשתלה.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
וניתן להשתיל אותם ישירות בלב
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
או להחזיר אותם למערכת הדם,
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
אבל בשני המקרים, אנחנו לא מצליחים
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
להגיע למספר התאים הדרוש
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
שיתיישבו באזור המיועד להם
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
ויצליחו להתחיל תהליך יפהפה
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
של בניית תאים כפי שהיינו רוצים
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
על מנת להשיג תוצאות רפואיות טובות.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
חלק מהאפשרויות עליהן אנחנו חושבים,
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
וחוקרים אחרים בתחום חושבים עליהן,
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
הוא לפתח חומרים שיעשו זאת.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
אבל יש הבדל גדול (בינם לבין תאי העצם).
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
עדיין דרושה לנו היכולות הכימית,
עדיין דרושים לנו המבנים המכניים,
עדיין דרושים לנו המבנים המכניים,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
עדיין דרושים לנו פני השטח המתאימים,
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
ועדיין דרושות לנו דרכים חדשניות על מנת להקיף את התאים.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
ובלב, התאים עשויים גם
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
לאהוב חומר
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
שיוליך חשמל,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
כי תאי הלב יגיבו טוב מאד לחשמל
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
ויעבירו אותות חשמליים בינם לבין עצמם.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
ניתן לראות כאן
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
כיצד תאי הלב פועמים באופן מסונכרן על גבי החומרים הללו,
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
וזו התפתחות מאד מאד מרגשת
14:15
that's going on.
349
843255
2114
שקורה עכשיו.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
על מנת לסכם, הייתי רוצה להגיד
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
שהיכולת לעבוד בתחום כזה,
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
כל המדענים העובדים בתחום
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
חושבים שהוא לא רק מרגש מבחינה מדעית,
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
אלא יש לו את הפוטנציאל
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
להשפיע על חיי החולים,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
גדולים או קטנים,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
וזו זכות גדולה.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
ועבור זה, אני רוצה להודות גם לכם.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
תודה לכם.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(מחיאות כפיים)
ABOUT THE SPEAKER
Molly Stevens - Biomaterials researcherMolly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue.
Why you should listen
At Imperial College London, Molly Stevens heads a highly multidisciplinary research group that designs bioactive materials for regenerative medicine and biosensing. It's fundamental science with an eye to practical applications as healthcare products.
Among the products from her lab: an engineered bone, cardiac tissue suitable for use in transplants, and disease-sensing nanoparticle aggregates that change color in the presence of even tiny quantities of cancer-related enzymes, making early sensing possible. As Stevens told The Lancet: "It's right down at the nanoscience level. It's really exciting stuff, but it actually results in something very tangibly useful."
Molly Stevens | Speaker | TED.com