TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Anthony Atala over het kweken van nieuwe organen
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
Anthony Atala's moderne laboratorium kweekt menselijke organen -- van spieren tot aders tot blazen, en meer. Bij TEDMED laat hij beelden zien van zijn bio-ingenieurs die werken met science-fiction apparaten uit het lab, waaronder een oven-achtige bioreactor (voorverwarmen op 37 graden) en een machine die menselijk weefsel kan 'printen'.
Anthony Atala - Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
This is actually a painting
0
0
3000
Dit is een schilderij
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
dat in de Countway bibliotheek hangt van de Harvard Medical School.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
Je ziet de eerste keer dat er een orgaan wordt getransplanteerd.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
Vooraan zie je Joe Murray
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
die de patiënt klaar maakt voor de transplantatie
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
en achteraan zie je Hartwell Harrison,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
hoofd urologie in Harvard,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
die de nier uitneemt.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
De nier was het eerste orgaan
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
dat ooit werd getransplanteerd bij mensen.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
Dat was in 1954.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
55 jaar geleden
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
worstelden ze nog met dezelfde uitdagingen
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
als tientallen jaren geleden.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Veel vooruitgang, veel geredde levens.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
Maar er is een groot tekort aan organen.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
In de laatste tien jaar is het aantal patiënten
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
dat wacht op een transplantatie verdubbeld.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
Tegelijkertijd is het aantal transplantaties
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
bijna helemaal gelijk gebleven.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Dat heeft te maken met de veroudering van de bevolking.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
We worden gewoon ouder.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Geneeskunde houdt ons
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
steeds beter in leven.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Maar terwijl we verouderen, begeven onze organen het meer en meer.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Dat is dus de uitdaging,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
niet alleen voor organen maar ook voor weefsel.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
De alvleesklier vervangen,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
zenuwen vervangen om de ziekte van Parkinson te genezen.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
Dat zijn grote uitdagingen.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Dit is een verbijsterende statistiek.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
Elke 30 seconden
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
sterft iemand aan ziekten
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
die behandeld kunnen worden met weefsel-regeneratie of vervanging.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Wat kunnen we eraan doen?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Vandaag hadden we het over stamcellen.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
Dat is een manier.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Maar nog ver verwijderd van het inbrengen ervan in patiënten,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
als je het hebt over daadwerkelijke orgaantherapieën.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Zou het niet geweldig zijn als ons lichaam kan regenereren?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Zou het niet geweldig zijn als we het vermogen van ons lichaam
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
om zichzelf te genezen, konden besturen?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Dat is niet eens zo'n gek idee;
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
het vindt dagelijks plaats op aarde.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Dit is een foto van een salamander.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Salamanders zijn verbazend goed in regeneratie.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Hier zie je een filmpje.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
Dit is een gewonde poot van de salamander.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
Dit zijn echte foto's,
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
getimed, waarop je ziet dat de poot regenereert
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
op een paar dagen tijd.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Je ziet het litteken ontstaan.
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
Uit dat littekenweefsel ontstaat
02:46
a new limb.
53
151000
2000
een nieuwe poot.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Salamanders kunnen het dus.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
Waarom wij niet? Waarom kunnen mensen niet regenereren?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
In feite kunnen we dat wél.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
Het lichaam heeft veel organen
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
en elk orgaan in je lichaam
03:03
has a cell population
59
168000
2000
heeft een celpopulatie
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
die klaar staat om in te vallen bij verwonding. Dat gebeurt dagelijks.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
Naarmate je ouder wordt.
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
Je botten regenereren elke 10 jaar.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
Je huid regenereert elke twee weken.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Je lichaam regenereert dus voortdurend.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Het wordt spannend als er een verwonding is.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
Tijdens verwonding of ziekte
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
is de eerste reactie van het lichaam
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
zich af te zonderen van de rest van het lichaam.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
Het wil de infectie bestrijden
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
en zichzelf isoleren, of het nou je organen zijn,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
of je huid, de eerste reactie
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
is dat littekenweefsel ontstaat,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
om zich van de buitenwereld te isoleren.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
Hoe kunnen we dat vermogen beteugelen?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Eén van de manieren waarop we dat doen
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
is door slimme biomaterialen te gebruiken.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Hoe werkt dat? Aan de linkerkant hier
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
zie je een urethra die gewond is.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Dit kanaal verbindt de blaas met de buitenkant van het lichaam.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Je ziet dat er een wond is.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
We ontdekten dat je deze biomaterialen kunt gebruiken
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
als een brug.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Als je die brug bouwt en je sluit
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
de buitenwereld af,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
dan kun je die brug bouwen, en cellen
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
die zich in je lichaam regenereren,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
kunnen dan de brug over en dat pad nemen.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
Precies dat zie je hier.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Het is eigenlijk een slim biomateriaal
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
dat we hebben gebruikt voor deze behandeling.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Dit was een gewonde urethra, aan de linkerkant.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
We gebruikten het materiaal in het midden.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
Zes maanden later zie je aan de rechterkant
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
de opnieuw gevormde urethra.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Het blijkt dat je lichaam wel regenereert,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
maar slechts over korte afstanden.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
De maximale afstand voor regeneratie
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
is maar ongeveer een centimeter.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
We kunnen deze slimme materialen dus gebruiken
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
maar alleen maar voor een centimeter
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
om de afstand te overbruggen.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
We kunnen dus regeneren, maar alleen voor korte afstanden.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Wat doen we dan
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
als je een letsel hebt bij een groter orgaan?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Wat doen we als we verwondingen hebben
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
aan structuren die veel groter zijn
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
dan één of twee centimeter?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Dan kunnen we cellen gaan gebruiken.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
De aanpak is, als een patiënt bij ons komt
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
met een ziek of gewond orgaan,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
dan neem je een heel klein stukje weefsel van dat orgaan,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
kleiner dan de helft van een postzegel,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
dan vouw je dat weefsel uit elkaar,
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
en je kijkt naar de basale componenten,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
de eigen cellen van de patiënt,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
je neemt die cellen uit,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
je kweekt die cellen buiten het lichaam in grote hoeveelheden,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
en dan gebruiken we substraatmaterialen.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Met het blote oog lijken ze op een stukje bloes
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
of shirt, maar in feite
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
zijn deze materialen nogal complex
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
en gemaakt om te ontbinden als ze eenmaal in het lichaam zitten.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
Na een paar maanden is het ontbonden.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Het gedraagt zich als een vervoermiddel voor cellen.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Het brengt cellen in het lichaam. Het laat de cellen
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
nieuw weefsel aanmaken,
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
en als dat eenmaal is gebeurd dan verdwijnt het substraat.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Dat deden we voor een stukje spierweefsel.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Hier zie je een stukje spier en hoe we door de structuren
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
heen gaan om daadwerkelijk een stukje spier te fabriceren.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
We nemen de cellen, we breiden ze uit,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
we zetten ze op het substraat
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
en dan brengen we het substraat terug in de patiënt.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Maar voordat we het substraat inbrengen bij de patiënt
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
gaan we hem daadwerkelijk trainen.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
We willen zeker stellen dat we deze spier
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
conditioneren, zodat hij weet wat hij moet doen
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
als 'ie weer wordt teruggezet in de patiënt.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
Dat zie je hier. Je ziet
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
deze bio-reactor voor spieren
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
de spier trainen, heen en weer.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Oké. We zien hier platte structuren,
06:49
the muscle.
143
394000
2000
het spierweefsel.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
Hoe zit het met andere structuren?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Dit is een gefabriceerd bloedvat.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Het lijkt sterk op wat we zojuist deden, maar iets complexer.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Hier nemen we het substraat
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
en eigenlijk -- substraat kan als een stukje papier zijn.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
We maken een tubus van het substraat.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
Om een bloedvat te maken passen we dezelfde strategie toe.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Een bloedvat bestaat uit twee verschillende celtypen.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
We nemen spiercellen, we plakken,
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
of bedekken de buitenkant met spiercellen,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
alsof je een bladertaart bakt, bijvoorbeeld.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Je legt de spiercellen aan de buitenkant.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Je plaatst de vasculaire bloedvatbekledings-cellen binnenin.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Nu heb je het volledig ingezaaide substraat.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Je plaatst het in een oven-achtig apparaat.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
Dat heeft dezelfde condities als het menselijk lichaam,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 graden celcius,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 procent zuurstof.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Daarna train je het, zoals je op de film zag.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
Rechts zie je daadwerkelijk een gefabriceerde halsslagader.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Dit is de slagader die van je nek naar je hersenen gaat.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
Dit is een röntgenfoto, die toont
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
het prima functionerende bloedvat.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Complexere structuren
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
zoals bloedvaten, urethra's, die ik liet zien,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
die zijn zeer zeker complexer
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
omdat je twee verschillende celtypen inbrengt.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Maar eigenlijk fungeren ze meer als kanalen.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Je laat er vloeistof of lucht door gaan
08:11
at steady states.
173
476000
2000
in stabiele situaties.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Ze zijn lang niet zo complex als holle organen.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Holle organen zijn veel complexer,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
want je wilt dat ze doen wat je van ze vraagt.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
De blaas is zo'n orgaan.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Dezelfde strategie, we nemen een klein stukje blaas,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
minder dan een halve postzegel groot.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
We vouwen dit weefsel uit elkaar
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
in zijn twee aparte cel-componenten,
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
spierweefsel en gespecialiseerde blaas-cellen.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
We kweken de cellen buiten het lichaam in grote hoeveelheden.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Het duurt ongeveer twee weken om cellen uit het orgaan te kweken.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
We maken een substraat in de vorm van een blaas.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
We bedekken de binnenkant met blaasvoering-cellen.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
We bedekken de buitenkant met spiercellen.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
We zetten het in het oven-achtige apparaat.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Vanaf het moment dat je het stukje weefsel hebt, kun je zes tot acht weken later
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
het orgaan zo terugplaatsen in de patiënt.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Dit laat het substraat zien.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Het materiaal wordt bedekt met de cellen.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Toen we de eerste klinische testen voor deze patiënten deden
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
maakten we het substraat voor elke patiënt apart.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
We brachten patiënten binnen,
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
zes tot acht weken voor de geplande operatie, maakten röntgenfoto's,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
en dan stelden we een substraat samen, specifiek op maat gemaakt voor de
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
bekkenholte van de patiënt.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
Voor fase twee van de testen
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
hadden we alleen verschillende maten: small, medium, large en extra large.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
.
09:32
It's true.
202
557000
2000
Echt waar.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
En iedereen wilde natuurlijk extra large. Of niet?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
.
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Blazen zijn dus duidelijk wat complexer
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
dan de andere structuren.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Maar er zijn andere holle organen die nog meer complexiteit bezitten.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Dit is een hartklep die we hebben gefabriceerd.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
En je fabriceert deze hartklep via dezelfde strategie.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
We nemen het substraat, bezaaien het met cellen,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
en nu zie je hier de kleppen openen en sluiten.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
We trainen deze voordat we ze implanteren.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Dezelfde strategie.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
De meest complexe zijn de vaste organen.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Vaste organen, ze zijn complexer
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
omdat je meer cellen per centimeter gebruikt.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Dit is een simpel vast orgaan zoals een oor.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Nu wordt hij bezaaid met kraakbeen.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Dat is het oven-achtige apparaat.
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
Als het is bezaaid wordt het daar geplaatst.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
Na een paar weken kunnen we het kraakbeen-substraat wegnemen.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Hier fabriceren we vingers.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Ze worden laagje voor laagje opgebouwd,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
eerst het been, we vullen de gaten met kraakbeen.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Dan voegen we bovenop spierweefsel toe.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
Zo begin je gelaagde structuren te maken.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Ook hier weer vrij complexe organen.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
Maar veruit de meest complexe organen
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
zijn de dooraderde, sterk dooraderde,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
heel veel bloedtoevoer,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
organen zoals het hart,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
de lever, de nieren.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Dit is een voorbeeld -- meerdere strategieën
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
om vaste organen te fabriceren.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Dit is zo'n strategie. We gebruiken een printer.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
In plaats van inkt gebruiken we -- je zag zonet een inkjet cartridge --
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
gebruiken we alleen cellen.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Dit is in feite een doorsnee desktop printer.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Het print een hart met twee kamers,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
laag voor laag.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Je ziet het hart daar ontstaan. Het kost ongeveer 40 minuten om te printen,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
en zes tot acht uur later
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
zie je spiercellen samentrekken.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
.
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Deze technologie is ontwikkeld door Tao Ju die aan ons instituut werkte.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Dit is natuurlijk nog steeds experimenteel,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
niet om toe te passen bij patiënten.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Een andere strategie die we hebben toegepast
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
is om gedecellulariseerde organen te gebruiken.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
We nemen donor-organen,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
organen die niet gebruikt worden,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
en dan gebruiken we heel zachte wasmiddelen
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
om alle celelementen uit de organen weg te nemen.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Je ziet bijvoorbeeld op het linkerpaneel,
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
bovenste paneel, een lever.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
We nemen de donor-lever,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
we gebruiken hele zachte wasmiddelen,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
en met die zachte wasmiddelen nemen we alle cellen
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
uit de lever.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Twee weken later kun je dat orgaan optillen,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
het voelt aan als een lever,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
je kunt het vastpakken als een lever,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
het ziet er uit als een lever, maar het heeft geen cellen.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Wat er overblijft
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
is het 'skelet' van de lever,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
gemaakt van collageen,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
een lichaamseigen stof die niet wordt afgestoten.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
We kunnen dit van patiënt naar patiënt overbrengen.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Dan nemen we de bloedvatstructuur
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
en we kunnen aantonen dat we de bloedtoevoer behouden.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Hier zie je, dit is een fluoroscopie.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
We spuiten contrastvloeistof in het orgaan.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Hier begint het. We injecteren de contrastvloeistof in het orgaan,
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
in de gedecellulariseerde lever.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
Je ziet dat de vasculaire boom intact blijft.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Dan nemen we de vasculaire cellen,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
bloedvatcellen, we doortrekken de vasculaire boom
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
met de eigen cellen van de patiënt.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
We doortrekken de buitenkant van de lever
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
met de eigen levercellen van de patiënt.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
We kunnen dan functionele levers maken.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
Dat is wat je hier ziet.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Dit is nog experimenteel. Maar we zijn daadwerkelijk in staat de functionaliteit van de
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
leverstructuur experimenteel te reproduceren.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Voor wat betreft de nier,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
zoals ik vertelde bij het eerste schilderij dat jullie zagen,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
de eerste slide die ik liet zien,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 procent van de patiënten op de wachtlijst voor transplantatie
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
wachten op een nier, 90 procent.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Een andere strategie die we naleven
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
is om schijfjes te maken
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
die we op elkaar stapelen, zoals bij een accordion bijvoorbeeld.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
We stapelen schijfjes op elkaar en gebruiken de niercellen.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
Dan zie je miniatuur-nieren die we hebben gefanriceerd.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Ze maken daadwerkelijk urine.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Het zijn opnieuw kleine structuren, onze uitdaging is ze groter te maken,
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
en daar werken we op dit moment aan
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
in het instituut.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Iets wat ik voor jullie wil samenvatten
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
is een strategie die we op het oog hebben bij de regeneratieve geneeskunde.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Als het ook maar enigszins mogelijk is
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
dan willen we graag slimme biomaterialen gebruiken
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
die standaard worden geleverd
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
om organen te regenereren.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
We worden nu beperkt door afstanden,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
maar ons doel is die afstanden te gaan vergroten.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Als we geen slimme biomaterialen kunnen gebruiken
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
dan gebruiken we liever de lichaamseigen cellen.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Waarom? Die worden niet afgestoten.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
We kunnen cellen bij je wegnemen,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
de structuur maken, weer terugplaatsen, ze worden niet afgestoten.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
Indien mogelijk gebruiken we het liefst de cellen van het orgaan zelf.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Als je bij ons komt met een zieke luchtpijp
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
dan gebruiken we het liefst cellen uit je luchtpijp.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Als je bij ons komt met een ziekte aan de alvleesklier
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
dan gebruiken we het liefst cellen uit dat orgaan.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Waarom? Omdat we het liefst die cellen gebruiken
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
die al weten dat je die celtypen wilt.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Een luchtpijpcel weet al dat hij een luchtpijpcel is.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
We hoeven hem niet te leren een ander celtype te worden.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
We hebben dus liever orgaanspecifieke cellen.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
Tegenwoordig kunnen we cellen uit bijna elk orgaan in je lichaam nemen,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
behalve een aantal waarvoor we nog steeds stamcellen nodig hebben,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
zoals hart, lever, zenuw en alvleesklier.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
Voor die hebben we nog stamcellen nodig.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Als we geen stamcellen van je eigen lichaam kunnen gebruiken
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
dan gebruiken we het liefst donor-stamcellen.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
We hebben voorkeur voor cellen die niet afstoten
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
en geen tumors vormen.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
We werken vaak met stamcellen waarover we
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
twee jaar geleden hebben gepubliceerd,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
stamcellen uit het vruchtwater,
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
en de placenta, die die eigenschappen hebben.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
Nu wil ik jullie graag vertellen over
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
een aantal grote uitdagingen die we hebben.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Ik heb jullie net de presentatie laten zien, het ziet er allemaal zo mooi uit,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
alles werkt. Maar nee,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
deze technologieën zijn echt niet zo makkelijk.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Delen van het werk wat jullie hebben gezien
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
werd gedaan door meer dan 700 onderzoekers
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
in ons instituut, gedurende 20 jaar.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Dit zijn dus erg moeilijke technieken.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Als je de formule eenmaal goed hebt dan kun je het herhalen.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Maar het kost veel om dat te bereiken.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Ik laat altijd graag deze strip zien.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Hoe stop je een op hol geslagen postkoets.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Daar zie je de koetsier,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
en in het bovenste plaatje gaat 'ie,
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
hij gaat van A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Uiteindelijk stopt hij de op hol geslagen koets.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Dat zijn meestal de gewone wetenschappers,
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
de ondersten zijn meestal de chirurgen.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
.
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Ik ben zelf chirurg dus dat is niet zo leuk.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
.
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Maar methode A is eigenlijk de juiste manier.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
Wat ik daarmee bedoel is dat elke keer als we één van deze technieken uitbrengen
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
in de kliniek,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
dan verzekeren we ons ervan dat we er alles aan doen
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
in het laboratorium, voordat we
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
deze technieken loslaten op patiënten.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
En als we deze technieken op patiënten gaan gebruiken
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
dan willen we onszelf eerst een hele lastige vraag hebben gesteld.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Ben je bereid dit in te brengen in je geliefde, je eigen kind,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
je eigen familielid, en pas dan gaan we verder.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Want ons belangrijkste doel is natuurlijk
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
ten eerste: doe geen kwaad.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Ik laat jullie nu een heel kort filmpje zien.
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
Het is een film van 5 seconden van een patiënt
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
die een gefabriceerd orgaan heeft ontvangen.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Een paar van deze structuren implanteerden we
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
meer dan 14 jaar geleden.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Er lopen dus nu patiënten rond met organen,
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
gefabriceerde organen, ook al meer dan 10 jaar.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Ik laat een filmpje zien van een jonge vrouw.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
Ze had een open rug, een abnormaliteit van de ruggegraat.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
Ze had geen normale blaas. Dit is een segment van CNN.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
We kijken maar naar vijf seconden.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Dit is een deel dat Sanjay Gupta voor zijn rekening nam.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Video: Kaitlyn M: Ik ben blij. Ik ben altijd bang geweest
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
dat ik een ongeluk of zoiets zou krijgen.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
En nu kan ik gewoon
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
gaan stappen met m'n vriendinnen,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
doen waar ik zin in heb.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Athony Atala: Zie je, uiteindelijk is de belofte van regeneratieve geneeskunde
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
een enkele belofte.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
En die is heel eenvoudig,
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
om onze patiënten beter te maken.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Hartelijk dank voor de aandacht.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
.
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