TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Molly Stevens: Egy új módszer, hogy csontot növesszünk
Filmed:
Readability: 4.3
1,271,408 views
Mi kell ahhoz, hogy nagy mennyiségben növesszünk csontot? A hagyományos csont regeneráció - amikor csontot vesznek az beteg csípőjéből és ráoltják a károsult csontra a test másik részében - korlátozott és nagy fájdalmakkal járhat évekkel a műtét után is. Ebben az informatív előadásban Molly Stevens egy új őssejtes alkalmazást mutat be, amely a csont természetes regenerációs képességein alapul, és hatalmas mennyiségű csontszövet fájdalommentes előállitására lehet használni.
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
Az emberi természet része,
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
hogy az egészségünkön javítani,
fájdalmunkat minimalizálni akarjuk.
fájdalmunkat minimalizálni akarjuk.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
Bármivel sújt minket az élet,
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
legyen az rák, cukorbetegség,
szívbetegség,
szívbetegség,
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
vagy akár csonttörések,
próbálunk meggyógyulni.
próbálunk meggyógyulni.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
Magam egy bioanyag labor vezetője vagyok,
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
és elkápráztat, hogy az emberek miként
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
használtak anyagokat igazán kreatív módon
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
a testben az idők folyamán.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Vegyük például ezt a gyöngyörű
kék gyöngyház kagylót.
kék gyöngyház kagylót.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
Ezt a maják használták
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
a fog mesterséges pótlására.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
Nem tudjuk pontosan, miért.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
Kemény. Tartós.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
De más jó tulajdonaságai is voltak.
Amikor behelyezték az állkapocscsontba,
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
be tudott illeszkedni az állkapocsba.
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
Ma már tudjuk, a fejlett képalkotói
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
technológiának köszönhetően,
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
hogy ez részben abból a tényből adódik,
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
hogy ennek az anyagnak
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
különleges tulajdonságai vannak,
szép kémiával,
szép kémiával,
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
szép struktúrával rendelkezik.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
Azt hiszem, sok szempontból
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
úgy gondolhatunk a kék gyöngyház
kagylóra és a majákra,
kagylóra és a majákra,
01:15
as the first real application
25
63408
1520
mint első igazi alkalmazására
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
a "bluetooth" technológiának.
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Nevetés)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
De ha továbblépünk, és végigvesszük,
hogy a történelem során
hogy a történelem során
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
hogyan használtak
különböző anyagokat az emberi testben,
különböző anyagokat az emberi testben,
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
gyakran az orvosok azok,
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
akik nagyon kreatívak voltak.
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Felhasználták, ami a kezükbe akadt.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Egyik kedvenc példám
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
Sir Harold Ridley esete,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
aki híres szemész volt,
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
vagy legalábbis híres szemész
lett belőle.
lett belőle.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
A második világháborúban azt látta,
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
hogy vannak pilóták, akik visszatértek
a küldetésükből,
a küldetésükből,
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
és észrevette, hogy a szemükben
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
egy anyag pici szilánkjai
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
vannak,
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
de ebben az volt az érdekes,
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
hogy ez az anyag nem okozott
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
semmiféle gyulladásos választ.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Úgyhogy utánajárt, és rájött,
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
hogy ezeknek a szilánkoknak az anyaga
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
a Spitfire repülők kabinjának
tetejéből származó műanyag.
tetejéből származó műanyag.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Ez vezette arra, hogy
ezt az anyagot javasolja
ezt az anyagot javasolja
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
a szembe ültethető lencsék új anyagaként.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
PMMA-nak hívják, és manapság
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
évente milliónyi emberben használják,
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
és segít megakadályozni a
szürkehályog kialakulását.
szürkehályog kialakulását.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
És ez a példa szerintem azért jó,
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
mert segít visszaemlékezni,
hogy eleinte gyakran
hogy eleinte gyakran
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
úgy választották az anyagokat, hogy
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
azok biológiailag inaktívak voltak.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
Az volt a szerepük,
hogy mechanikai feladatot lássanak el.
hogy mechanikai feladatot lássanak el.
Be lehetett helyezni őket
a testbe anélkül,
a testbe anélkül,
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
hogy ártalmas reakciót váltottak volna ki.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
És amit mutatni szeretnék, az az,
hogy a regeneratív orvoslásban,
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
eltávolodtunk attól a szemlélettől,
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
hogy ilyen bioinert anyagot használjunk.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
Éppenséggel olyan anyagokat keresünk,
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
amelyek bioaktívak,
kölcsönhatásba lépnek a testtel,
kölcsönhatásba lépnek a testtel,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
sőt, amit a testbe tudunk helyezni,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
ahol meglesz a funkciójuk,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
majd idővel felszívódnak.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Ha ránézünk erre az ábrára,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
ez megmutatja, hogyan gondolunk
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
egy tipikus szövetmérnöki megközelítésre.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
Itt sejtek vannak, típikusan a pácienstől.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
Ezeket rá tudjuk helyezni egy anyagra,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
ha akarjuk, ezt az anyagot nagyon
komplexszé is tehetjűk,
komplexszé is tehetjűk,
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
majd a laborban növeszthetjük,
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
vagy egyenest visszahelyezhetjük
a páciensbe.
a páciensbe.
Az ilyen megközelítést
világszerte használják,
világszerte használják,
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
beleértve a mi laborunkat is.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
Az egyik dolog, ami nagyon fontos,
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
ha őssejtekre gondolunk,
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
az, hogy őssejtek nyílván
sokfélévé fejlődhetnek,
sokfélévé fejlődhetnek,
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
és sokfélévé is akarnak fejlődni,
így olyan környezetet kell biztosítanunk,
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
ahol elégséges információ
áll rendelkezésükre,
áll rendelkezésükre,
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
hogy megfelelő típusú specializált
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
szövetté fejlődhessenek.
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
És ha a különböző szövettípusokra
gondolunk,
gondolunk,
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
amelyekre szükség van a regeneráláshoz
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
világszerte, a világ
összes különböző laborjában,
összes különböző laborjában,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
az úgy nagyjából az összes
elképzelhető szövet.
elképzelhető szövet.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
És ezen szövetek szerkezete valójában
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
teljesen különböző, és ténylegesen
attól függ, hogy
attól függ, hogy
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
hogyan regeneráljuk a szövetet,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
hogy a páciensnek van-e
valami alapbetegsége,
valami alapbetegsége,
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
meg egyéb feltételektől.
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
Gondosan meg kell választani,
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
hogy milyen anyagokat használunk,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
a biokémiai, a mechanikai,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
és sok egyéb tulajdonságukat.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
A szöveteinknek nagyon eltérő
a regeneratív képessége.
a regeneratív képessége.
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
Itt láthatjuk szegény Prométeuszt,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
aki nehéz dőntést hozott,
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
és akit megbüntettek a görög istenek.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Sziklához kötözték,
és minden nap jött egy sas,
és minden nap jött egy sas,
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
hogy a máját marcangolja.
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
De természetesen naponta
regenerálódott a mája,
regenerálódott a mája,
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
és így napról napra megbüntették
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
az istenek az örökkévalóságíg.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
És a máj ilyen jól regenerálódik,
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
de ha más szövetekre gondolunk,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
mint például a porcra,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
elég egy apró vágás, és
nagyon nehéz lesz regenerálni a porcot.
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
Tehát szövet és szövet között
nagyok a különbségek.
nagyok a különbségek.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
A csont valahol a kettő között van,
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
és ez az egyik szövet,
amivel sokat dolgozunk a laborunkban.
amivel sokat dolgozunk a laborunkban.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
A csont elég jól rendbe tud jönni.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Erre szükség van. Valószínűleg
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
mindannyiunknak tört már el valamilye.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
És az egyik mód amire gondolhatunk
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
a törés rendbehozatalánál,
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
ez az eljárás,
a csípőtaréjból való csontlevétel
a csípőtaréjból való csontlevétel
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
A sebész azt teheti, hogy
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
levesz csontot a csipőtaréjból
05:11
which is just here,
125
299459
1378
ami pont itt helyezkedik el,
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
majd a test egy másik részébe átülteti.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
És ez nagyon jól működik,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
hiszen saját csont,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
jó a vaszkularizációja,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
ami azt jelenti, hogy
nagyon jó a vérellátása.
nagyon jó a vérellátása.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
De az a baj, hogy csak ennyi vehető le,
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
és hogy amikor elvégezzük a műtétet,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
a páciens súlyos fájdalmakat érezhet
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
a beavatkozás helyén,
akár két évvel a műtét után is.
akár két évvel a műtét után is.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
Így azon gondolkodtunk,
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
hogy óriási az igény
a csont gyógyítására,
a csont gyógyítására,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
de ennek a csípőtaréj-jellegű
megközeltésnek
megközeltésnek
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
sok korlátja van
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
és vajon nem indíthatnánk-e
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
a csontképződést a testen belül,
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
valahányszor csak szükség van rá. hogy
aztán transzplantálhassuk
aztán transzplantálhassuk
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
ilyen nagyon fájdalmas utóhatások nélkül,
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
amilyenek a csípőtaréjból való
csontlevétel esetén előfordulnak?
csontlevétel esetén előfordulnak?
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
Ezt tettük mi, és úgy, hogy ez visszatérés
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
a tipikus szövet mérnöki megközelitéshez,
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
de teljesen más elgondolás mentén.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
És nagyon leegyszerűsítettük,
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
megszabadultunk több lépéstől,
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
attól is, hogy a pácienstől
sejteket vegyünk le,
sejteket vegyünk le,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
és hogy ezekre kifinomult
kémia eljárásokra áldozzunk,.
kémia eljárásokra áldozzunk,.
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
Megszabadultunk attól a szükséglettől,
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
hogy állványokat
tenyésszünk a laborban.
tenyésszünk a laborban.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
És amire igazán összpontosítottunk,
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
az az anyagrendszerünk volt,
és hogy minnél jobban leegyszerűsítsük,
és hogy minnél jobban leegyszerűsítsük,
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
de mivel nagyon okos módon alkalmaztuk,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
sikerült hatalmas mennyiségű
csontot előállítanunk
csontot előállítanunk
06:32
using this approach.
157
380877
1646
ezzel a megközelítéssel.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
Úgyhogy lenyegében a test
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
volt az katalizátor, ami segített
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
hogy sok csontszövetet csináljunk.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
És ezt a megközelítést nevezzük
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
in vivo bioreaktornak,
és hatalmas mennyiségű
és hatalmas mennyiségű
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
csontot sikerült előállítani
ezzel a módszerrel.
ezzel a módszerrel.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Elmagyarázom részletesen.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
Tehát, azt csináljuk, hogy
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
az emberben mindig van egy réteg őssejt
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
a hosszú csontok külső felszínén.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
Ezt a réteget periosteumnak nevezik.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
És ez a réteg általában
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
nagyon szorosan kötődik
az alatta lévő csonthoz,
az alatta lévő csonthoz,
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
és őssejtek vannak benne.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
Az ilyen az őssejtek nagyon fontosak
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
a fejlődő embrióban,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
és törés esetén is "felébrednek",
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
hogy segítsenek megjavítani a csontot.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
Tehát, mi vesszük ezt a
periosteum réteget.
periosteum réteget.
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
Kifejlesztettünk egy módszert,
amivel folyadékot
amivel folyadékot
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
tudunk alá injektálni, ami aztán
30 másodperc alatt
30 másodperc alatt
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
egy elég kemény géllé alakul,
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
és el tudja távolítani a
periosteumot a csonttól.
periosteumot a csonttól.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
Így lényegében egy
mesterséges üreget hoz létre,
mesterséges üreget hoz létre,
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
ami a közvetlenül a csont
mellett található,
mellett található,
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
de egyben az őssejtekben
gazdag réteg mellett is.
gazdag réteg mellett is.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
Egy tűhegynyi vágáson át hatolunk be,
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
úgy, hogy más sejtek ne juthassanak be,
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
és az történik, hogy ebben a
mesterséges in vivo bioreaktor üregben
mesterséges in vivo bioreaktor üregben
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
ezek az őssejtek el tudnak szaporodni,
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
és sok új szövetet tudnak képezni,
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
majd idővel ki tudjuk nyerni ezt a szövetet,
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
és a testben máshol alkalmazni.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Ez egy szövettani metszet
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
arról, hogy mit látunk,
amikor ezt csináljuk,
amikor ezt csináljuk,
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
és lényegében amit látunk,
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
az nagyon nagy mennyiségü csont.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
Tehát ezen a képen a
lábszár közepét láthatjuk,
lábszár közepét láthatjuk,
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
a csontvelőt,
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
lehet látni az eredeti csontot,
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
és látható, hol ér véget az eredeti csont,
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
és rögtön attól balra található
az új csont,
az új csont,
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
ami ebben a bioreaktor üregben nőtt.
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
És akár még nagyobbat is lehetne csinálni.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
És ez a határvonal, amit láthattok,
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
az eredeti csont és az új csont között
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
ez olyan, mint egy kicsi törékeny pont,
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
úgyhogy most jöhet a sebész,
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
aki leveszi az új csontot,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
és visszanőhet a periosteum,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
tehát a lábszár hasonló
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
állapotban marad vissza,
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
mintha nem is műtöttük volna soha.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Tehát nagyon-nagyon kevés
az utólagos fájdalom
az utólagos fájdalom
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
a csípőtaréjból töténő
levétellel összehasonlítva.
levétellel összehasonlítva.
És különböző mennyiségű
csontot növeszthetünk,
csontot növeszthetünk,
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
aszerint, hogy mennyi gélt használunk,
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
azaz ez tényleg igény szerinti
beavatkozás.
beavatkozás.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
Mostan, amikor mi ezt csináltuk,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
rengeteg figyelmet kaptunk a sajtótól,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
mert egy igazán jó módja
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
hogy új csontot állítsunk elő,
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
és rengetegen megkerestek minket,
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
akiket érdekelt a módszer használata.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
Csak annyit mondok,
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
hogy ezek a kapcsolatok néha
nagyon furcsák,
nagyon furcsák,
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
valamelyest meglepőek,
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
és javarészt nagyon érdekesek.
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
Hadd említsem meg, hogy megkerestek
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
egy amerikai focicsapattól,
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
mindannyian dupla vastagsagú koponyát
09:25
made on their head.
229
553866
4281
akarnak csináltatni.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Szóval kapunk ilyesfajta megkereséseket.
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
Mivel olyan brit vagyok,
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
aki Franciaországban nőtt fel,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
nagyon egyenes szoktam lenni,
és így nagyon kedvesen el kellett
magyaráznom,
magyaráznom,
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
hogy pont az ő esetükben
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
valószínűleg nem sok van odabenn,
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
amit érdemes védeni.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Nevetés)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Taps)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Tehát ez volt a megközelítésünk,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
és egyszerű anyagokkal dolgoztunk,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
de alaposan átgondoltunk mindent.
És valójában tudjuk, hogy ezek a sejtek
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
a testben, az embrióban, amikor fejlődnek
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
másfajta szövetet is képezhetnek, porcot,
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
így olyan gélt is fejleszlettünk,
ami kicsit más
ami kicsit más
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
tulajdonságú, és más kémiával rendelkezik,
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
behelyeztük, és sikerült
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
100 százalék porcot kapnunk helyette.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Ez a megközelítés tényleg működik
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
előre tervezett beavatkozásokra,
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
de el kell tervezni előre,
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Téhát másfajta műtéteknél
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
kétségtelenül szükség van másfajta
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
állvány alapú megközelítésre.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
És amikor ilyen másfajta állvány
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
tervezésére gondolunk, tényleg
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
multidiszciplináris csapatra van szükség.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
A mi csapatunkban van vegyész,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
van sejtbiológus, sebész, még fizikus is,
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
és ezek összejönnek, és
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
alaposan végiggondoljuk
az anyagok megtervezését.
az anyagok megtervezését.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
Elég információval akarjuk ellátni őket,
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
hogy a sejtek azt tegyék, amit mi akarunk,
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
de ne legyenek túl bonyolultak,
ne legyen nehéz
ne legyen nehéz
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
klinikailag alkalmazni őket.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
Így az egyik dolog, amin
sokat gondolkozunk,
sokat gondolkozunk,
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
megpróbálni igazán megérteni
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
a testben található szövetek szerkezetét.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
Így ha a csontra gondolunk,
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
ez persze a kedvenc szövetem,
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
ránagyítunk, és láthatjuk,
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
még ha nem is tudunk semmit
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
a csontszerkezetről, hogy
csodálatosan szervezett.
csodálatosan szervezett.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
Sok benne a véredény,
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
És ha tovább nagyítjuk,
láthatjuk, hogy a sejteket
láthatjuk, hogy a sejteket
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
nano-méretű rostok 3D-s mátrixa
veszi körül,
veszi körül,
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
és ezek temérdek
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
információt adnak a sejteknek.
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
Ha tovább nagyítjuk,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
a csont esetén ez a mátrix a sejtek körül
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
csodaszépen meg van szervezve
a nano- méretekben,
és ez egy hibrid anyag,
és ez egy hibrid anyag,
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
ami részben szerves, részben szervetlen.
Ez egy teljes szakterülethez
elvezetett,
elvezetett,
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
az olyan anyagok növekedését vizsgálja,
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
amelyek ilyen hibrid struktúrájúak.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
És itt most csak két példát mutatok
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
az ilyesfajta anyagokra,
amelyeket mi készítettünk,
amelyeket mi készítettünk,
és tényleg alakíthatók.
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
Itt láthatunk egy jól összenyomhatót,
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
és ez most egy olyan anyag, ami
ugyancsak hibrid jellegű anyag,
ugyancsak hibrid jellegű anyag,
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
de rendkívül ellenálló
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
és már nem törékeny.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
Egy szervetlen anyag
általában elég törékeny lenne,
általában elég törékeny lenne,
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
és nem lenne lehetséges,
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
hogy ilyen erős és szívós legyen.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Még egy dolog, amit gyorsan
szeretnék megemlíteni:
szeretnék megemlíteni:
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
Sok állvány, amit csinálunk
porózus -- kell, hogy
porózus -- kell, hogy
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
az legyen, hogy a vérerek behálózhassák.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
De a pórusok gyakran sokkal nagyobbak
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
a sejteknél,
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
így annak ellenére, hogy 3 dimenziós
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
egy sejt inkább enyhén hajlott
felületnek tekinthető,
felületnek tekinthető,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
és ez kissé természetellenes.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Az egyik dolog, amire gondolhatunk,
hogy olyan
hogy olyan
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
állványokat csinálunk,
amelyeknek kissé eltérő a kiterjedésük,
amelyeknek kissé eltérő a kiterjedésük,
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
és ezáltal körbevehetik a
sejtjeinket a térben,
sejtjeinket a térben,
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
és több információt adnak nekik.
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
Mindkét területbe sok munkát fektetnek.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
Most végezetül szeretnék egy kicsit arról
beszélni, hogy miként lehet az ilyesmit
beszélni, hogy miként lehet az ilyesmit
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
a szív- és érrendszeri
betegségekre alkalmazni,
betegségekre alkalmazni,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
mert ez egy igazán nagy klinikai probléma.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
És az egyik dolog, amit tudunk, hogy
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
sajnos, egy szívinfarktus esetén,
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
amikor az a szövet kezd elhalni,
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
a végkifejlett elég rossz lehet
az idő múlásával.
az idő múlásával.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
És valóban igazán klassz lenne,
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
ha megakadályozhatnánk a szövetet
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
az elhalástól, vagy segíthetnénk
regenerálódni.
regenerálódni.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
És világszerte rengeteg őssejt kísérlet
van folyamatban, és ezek
van folyamatban, és ezek
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
sok különböző sejttípust használnak,
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
de úgy tűnik, mindegyikben közös,
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
hogy gyakran ezek a sejtek elhalnak
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
a beültetést követően.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
És akár a szívbe ültetjük,
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
akár a keringési rendszerbe,
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
úgy tűnik, hogy sehogy sem sikerül
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
elégséges számú sejtet
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
eljutatni arra a helyre, ahová szeretnénk,
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
és elérni azt a fajta csodálatos
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
sejtregenerációt, amit szeretnénk,
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
hogy jó klinikai eredményeket kapjunk.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Olyan dolgokban gondolkozunk, és sokan
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
mások is, akik ezen a területen dolgoznak,
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
hogy ehhez anyagokat fejlesszünk.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
De van itt egy különbség.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
Továbbra is szükségünk van a kémiára,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
a mechanikára, a szervek felépítésének
ismeretére,
ismeretére,
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
és az érdekes módszerekre,
hogy körülvegyük a sejteket.
hogy körülvegyük a sejteket.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
De most a sejtek hasonlóak
kell legyenek
kell legyenek
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
egy olyan anyagra,
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
ami vezetőképes,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
hiszen ők maguk jól reagálnak,
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
és egymást közt jeleket közvetítenek.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
Most láthatjátok őket
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
szinkronban dobogni ezeken az anyagokon.
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
És ez egy nagyon izgalmas fejlesztés,
14:15
that's going on.
349
843255
2114
ami jelenleg zajlik.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Befejezésül szeretném említeni,
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
hogy az, hogy ezen a területen
dolgozhatok,
dolgozhatok,
hogy ezen a területen dolgozhatunk,
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
az nem csak szuper izgalmas
tudomány számunkra,
tudomány számunkra,
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
hanem megvan annak a lehetősége is,
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
hogy a páciensekre hatással legyünk,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
kicsikre, nagyokra egyaránt,
és ez igazán nagy megtiszteltetés.
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
És ezzel szeretném megköszönni
mindannyitoknak is.
mindannyitoknak is.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
Köszönöm.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(Taps)
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