TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
مولي ستيفنس: طريقة جديدة لتنمية العظام
Filmed:
Readability: 4.3
1,271,408 views
ما الذي يتطلبه الأمر لإعادة تنمية العظام بكميات كبيرة؟ طريقة تجديد العظام التقليدية (حيث يتم أخذ العظم من ورك المريض ومن ثم يتم زرعه بدلاً من العظم التالف في مكان آخر في الجسم) هي طريقة محدودة ويمكنها أن تسبب آلاماً شديدة بعد سنوات قليلة من العملية. في محادثة مليئة بالمعلومات، تقدم مولي ستيفنز تطبيقاً جديداً للخلايا الجذعية يعتمد على تسخير القدرة الفطرية للعظام على التجدد لإنتاج كميات كبيرة من النسيج العظمي دون أية ألم.
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
من صميم طبيعتنا كبشر،
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
أننا نرغب في التحسين من صحتنا،
والتقليل من معاناتنا.
والتقليل من معاناتنا.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
مهما واجهتنا به الحياة
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
سواء كان السرطان،
أو داء السكري، أو أمراض القلب،
أو داء السكري، أو أمراض القلب،
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
أو حتى كسور العظام، فإننا دائماً
نريد أن نحاول الحصول على الأفضل.
نريد أن نحاول الحصول على الأفضل.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
أنا الآن رئيسة مختبر للمواد الحيوية،
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
وأنا مفتونة للغاية في كيفية
استخدام البشر
استخدام البشر
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
للمواد بطرق غاية في الإبداع
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
في الجسم البشري على مر العصور.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
خذوا على سبيل المثال،
هذا الصدف اللؤلؤي الأزرق الجميل.
هذا الصدف اللؤلؤي الأزرق الجميل.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
والذي في الواقع تم استخدامه
من قبل شعب المايا
من قبل شعب المايا
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
كبديل اصطناعي للأسنان.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
نحن لسنا متأكدين تماماً
لماذا فعلوا ذلك.
لماذا فعلوا ذلك.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
إنه قاسٍ.
إنه متين.
إنه متين.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
ولكن له أيضاً ميزات أخرى رائعة جداً.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
في الواقع، عندما يقومون بغرسه
ضمن عظم الفك،
ضمن عظم الفك،
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
فإنه يمكنه أن يندمج ويلتحم في الفك،
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
ونحن نعرف الآن عن طريق
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
تقنيات التصوير المتطورة جداً
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
أن جزءاً من هذا الدمج يأتي من حقيقة
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
أن هذه المادة مصممة
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
بطريقة محددة جداً،
فلديها كيمياء جميلة،
فلديها كيمياء جميلة،
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
لديها بنية معمارية جميلة.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
وأعتقد أنه من عدة وجوه
يمكننا أن نعتبر إلى حد ما
يمكننا أن نعتبر إلى حد ما
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
استخدام الصدف الأزرق لدى شعب المايا
01:15
as the first real application
25
63408
1520
كأول تطبيق حقيقي
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
لتقنية البلوتوث (Bluetooth:السن الأزرق).
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(ضحك)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
ولكن إذا انتقلنا قُدُماً
وتأملنا على مر التاريخ
وتأملنا على مر التاريخ
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
كيف أن الشعوب قد استخدمت
مواداً مختلفة في الجسم،
مواداً مختلفة في الجسم،
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
فإننا سنرى أن كثيراً جداً
ما كان الأطباء
ما كان الأطباء
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
المبدعون للغاية
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
يقومون باستعمال المواد المتوافرة لديهم.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
واحد من الأمثلة المفضلة لدي
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
هو السير هارولد ريدلي،
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
الذي كان طبيب عيون شهير،
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
أو على الأقل أصبح طبيب عيون شهير.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
خلال الحرب العالمية الثانية،
حيث كان من ضمن المرضى الذين يراهم
حيث كان من ضمن المرضى الذين يراهم
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
الطيارون العائدون من مهماتهم،
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
وقد لاحظ أنه في داخل عيونهم
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
كانت توجد شظايا
من قطع صغيرة لمواد
من قطع صغيرة لمواد
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
استقرت داخل العين،
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
ولكن المثير جداً للاهتمام حول هذا
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
هو أن تلك المواد، في الواقع، لم تؤدِّ إلى
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
أية استجابة التهابية.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
لذلك قام بالتمعن في هذه النقطة،
واكتشف أن
واكتشف أن
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
تلك المواد في الواقع هي
شظايا صغيرة من البلاستيك
شظايا صغيرة من البلاستيك
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
تأتي من قبة الطيارات نافثة اللهب "Spitfire"
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
وهذا الأمر أدى به إلى اقتراح تلك المواد
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
كمادة جديدة للعدسات داخل العين
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
وهي تدعى PMMA،
وهي الآن تستخدم
وهي الآن تستخدم
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
لدى ملايين الأشخاص سنوياً
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
وهي تساعد في منع حدوث الساد.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
وهذا المثال، كما أعتقد،
هو حقاً مثال رائع،
هو حقاً مثال رائع،
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
لأنه يساعد على تذكيرنا
بأنه في الأيام الخوالي،
بأنه في الأيام الخوالي،
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
كثيراً ما اختار الناس المواد
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
لأنها كانت خاملة حيوياً (bioinert).
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
وكان الغرض الأساسي منها
هو أداء وظيفة ميكانيكية.
هو أداء وظيفة ميكانيكية.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
أي أنك تضعها في الجسم
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
من دون أن تحصل على أي
ارتكاس سلبي.
ارتكاس سلبي.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
وما أريد أن أطلعكم عليه هو أنه
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
في الطب التجديدي،
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
قمنا بالابتعاد كثيراً عن هذه الفكرة
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
أي استعمال مواد خاملة حيوياً.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
فنحن فعلياُ نبحث بكل قوة عن المواد
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
التي تكون نشطة حيوياً (bioactive)،
والتي سوف تتفاعل مع الجسم،
والتي سوف تتفاعل مع الجسم،
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
وعلاوة على ذلك،
يمكننا أن نضعها في الجسم،
يمكننا أن نضعها في الجسم،
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
حيث ستأخذ وظيفتها،
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
ومن ثم سوف تذوب
وتتلاشى مع مرور الوقت.
وتتلاشى مع مرور الوقت.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
إذا ألقينا نظرة على هذا التخطيط،
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
الذي يظهر لك ما نعتقد أنه
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
المقاربة الهندسية النسيجية المثالية.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
لدينا خلايا هناك،
عادة مأخوذة من المريض.
عادة مأخوذة من المريض.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
يمكننا أن نضعها ضمن خليط مادي،
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
ويمكننا أن نجعل ذلك الخليط
معقداً جداً إذا أردنا ذلك،
معقداً جداً إذا أردنا ذلك،
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
كما يمكننا أن نُكاثر
هذا الخليط في المختبر
هذا الخليط في المختبر
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
أو يمكننا وضعه مباشرة داخل المريض.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
وهذه الطريقة مستخدمة
في جميع أنحاء العالم،
في جميع أنحاء العالم،
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
بما في ذلك في مختبرنا.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
ولكن أحد الأمور المهمة جداً
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
عندما نفكر في الخلايا الجذعية
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
هو أنه من الواضح أن الخلايا الجذعية
يمكنها أن تصبح أشياء كثيرة مختلفة،
يمكنها أن تصبح أشياء كثيرة مختلفة،
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
وهي تريد أن تكون أشياء كثيرة مختلفة،
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
ولذا فإننا نريد التأكد من أن البيئة
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
التي نضع هذه الخلايا فيها
لديها ما يكفي من المعلومات
لديها ما يكفي من المعلومات
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
حتى يمكنها أن تصبح النمط الصحيح
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
من الأنسجة المتخصصة.
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
وإذا فكرنا في الأنواع المختلفة من الأنسجة
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
التي يسعى الناس لتجديدها
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
في جميع أنحاء العالم،
في جميع مختبرات العالم المختلفة،
في جميع مختبرات العالم المختلفة،
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
فستجد أن هناك تقريباً
أي نسيج يمكنك التفكير به.
أي نسيج يمكنك التفكير به.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
وفي الواقع، فإن هيكل هذه الأنسجة
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
هو مختلف تماماً،
وهو في الحقيقة سوف يعتمد
وهو في الحقيقة سوف يعتمد
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
على ما إذا كان مريضك
لديه أي مرض كامن،
لديه أي مرض كامن،
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
الشروط الأخرى، من حيث كيف
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
ستقوم بتجديد الأنسجة الخاصة بك،
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
وحيث أنك في حاجة إلى التفكير في المواد
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
التي تنوي استخدامها بعناية شديدة،
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
الكيمياء الحيوية والميكانيكا الخاصة بها،
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
بالإضافة كذلك إلى العديد
من الخصائص الأخرى.
من الخصائص الأخرى.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
جميع أنسجتنا لديها قدرات
مختلفة جداً في التجديد،
مختلفة جداً في التجديد،
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
وهنا نرى بروميثيوس المسكين،
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
الذين قام بعدة قرارات مخادعة
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
وقد عوقب من قبل الآلهة اليونانية.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
بأن يُقيَّد إلى صخرة، ويأتي نسر
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
كل يوم ليأكل كبده.
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
ولكن بالطبع سيتجدد كبده كل يوم،
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
وهكذا فإنه يُعاقب يوماً بعد يوم
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
إلى الأبد بأمر الآلهة.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
وسيتم تجديد الكبد بهذه الطريقة الجميلة جداً،
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
ولكن في الواقع إذا كنا نفكر في أنسجة أخرى،
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
كالغضاريف، على سبيل المثال،
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
فإنه حتى مع أبسط الشقوق فإنكم ستجدون أنه
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
من الصعب حقاً تجديد الغضاريف الخاصة بك.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
ولذلك فإن هذه العملية ستكون
مختلفة جداً من نسيج إلى نسيج.
مختلفة جداً من نسيج إلى نسيج.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
الآن، العظام هي في مكان ما بين بين،
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
وهي واحدة من الأنسجة
التي نعمل عليها كثيراً في مختبرنا.
التي نعمل عليها كثيراً في مختبرنا.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
والعظام في الواقع
هي جيدة جداً في الترميم.
هي جيدة جداً في الترميم.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
عليها أن تكون كذلك.
فجميعنا على الأغلب تعرض للكسر
فجميعنا على الأغلب تعرض للكسر
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
في نقطة ما من حياته.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
وإحدى الطرق التي يمكن أن تخطر لك
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
حول إصلاح الكسر الخاص بك
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
هي هذا الإجراء هنا، المسمى زرع العرف الحرقفي
(iliac crest harvest)
(iliac crest harvest)
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
وما قد يفعله الجراح
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
هو أخذ بعض العظم من العرف الحرقفي
الخاص بك،
الخاص بك،
05:11
which is just here,
125
299459
1378
والذي يقع هنا،
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
ومن ثم يقوم بزرعه في مكان آخر في الجسم.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
وهذا في الواقع يعمل بشكل جيد،
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
لأنه عظمك الخاص بك،
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
بالإضافة إلى أنه جيد التوعية،
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
مما يعني أنه قد حصلت على إمداد جيد من الدم.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
ولكن المشكلة هي أن هناك
كمية محدودة يمكنك أخذها،
كمية محدودة يمكنك أخذها،
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
بالإضافة إلى أنه عند القيام بتلك العملية،
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
فإن مرضاك قد يعانون في الواقع من ألم شديد
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
في المنطقة المعيبة حتى بعد سنتين من العملية.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
لذلك ما كنا نفكر فيه هو،
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
هنالك حاجة هائلة لترميم العظام، بالطبع،
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
لكن هذا النوع من المقاربة المعتمدة
على العرف الحرقفي
على العرف الحرقفي
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
عليها الكثير من القيود،
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
وربما يمكننا إعادة إنشاء
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
جيل جديد من العظام داخل الجسم
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
يكون متوفراً عند الطلب
ومن ثم نكون قادرين على زرعه
ومن ثم نكون قادرين على زرعه
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
من دون هذه العقابيل المؤلمة جداً
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
التي نحصل عليها عند عملية
القطف من العرف الحرقفي
القطف من العرف الحرقفي
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
وهذا ما فعلناه،
والطريقة التي قمنا بها
والطريقة التي قمنا بها
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
كانت عن طريق العودة إلى المقاربة
النموذجية في هندسة الأنسجة
النموذجية في هندسة الأنسجة
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
ولكن في الواقع تم التفكير
بها بطريقة مختلفة.
بها بطريقة مختلفة.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
وقمنا بتبسيطها كثيراً،
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
لذا قمنا بالتخلص من الكثير
من هذه الخطوات.
من هذه الخطوات.
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
قمنا بالتخلص من الحاجة
إلى قطف الخلايا من المريض،
إلى قطف الخلايا من المريض،
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
قمنا بالتخلص من الحاجة
إلى وضعها في الكيماويات الفاخرة،
إلى وضعها في الكيماويات الفاخرة،
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
كما قمنا بالتخلص من الحاجة إلى
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
زرع وتنمية هذه السقالات في المختبر.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
وما قمنا بالتركيز عليه فعلياً
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
كان نظام المواد في الجسم
وجعله بسيطاً للغاية،
وجعله بسيطاً للغاية،
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
ولكن نظراً لأننا استخدمناه
بطريقة ذكية حقاً،
بطريقة ذكية حقاً،
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
فإننا كنا قادرين على توليد
كميات هائلة من العظام
كميات هائلة من العظام
06:32
using this approach.
157
380877
1646
باستخدام هذا النهج.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
لذا كنا نستخدم الجسم
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
فعلياً كمادة محفزة لمساعدتنا
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
لإنتاج كمية كبيرة من العظام الجديدة.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
وهذه المقاربة ندعوها
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
المفاعل حيوي داخل الكائن الحي،
وقد استطعنا أن ننتج
وقد استطعنا أن ننتج
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
كميات هائلة من العظام
باستخدام هذه الطريقة.
باستخدام هذه الطريقة.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
وسأحدثكم عن هذه الطريقة.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
لذلك ما نقوم به هو،
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
عند الإنسان، لدينا جميعاً
طبقة من الخلايا الجذعية
طبقة من الخلايا الجذعية
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
تقع إلى الخارج من العظام الطويلة.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
تسمى تلك الطبقة السمحاق.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
وتلك الطبقة بالعادة وبشكل طبيعي
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
ملتصقة بإحكام شديد إلى العظم،
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
وهذه الطبقة تحتوي على
خلايا جذعية داخلها.
خلايا جذعية داخلها.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
هذه الخلايا الجذعية هي مهمة للغاية
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
عندما يتطور الجنين،
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
كما أنها نوعاً ما تستيقظ
عندما يحدث لديك كسر
عندما يحدث لديك كسر
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
وذلك للمساعدة في ترميم العظم.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
لذا قمنا بسلخ طبقة السمحاق
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
وقمنا بتطوير طريقة لنحقن تحته
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
مادة سائلة تتحول خلال 30 ثانية،
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
إلى هلام جامد للغاية
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
كما يمكنها في الواقع رفع السمحاق بعيداً عن العظم.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
وبالتالي سيُخلق، ضمن جوهرها،
تجويف اصطناعي
تجويف اصطناعي
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
يكون بجوار كل من العظم
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
وأيضاً بجوار هذه الطبقة الغنية جداً
بالخلايا الجذعية.
بالخلايا الجذعية.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
ونحن نمضي من خلال شق على شكل ثقب
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
لكيلا تتمكن أية خلايا أخرى
من الجسم من الدخول،
من الجسم من الدخول،
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
والذي يحدث هو أن الجوف الاصطناعي
الموجود ضمن المفاعل الحيوي
الموجود ضمن المفاعل الحيوي
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
يمكنه أن يؤدي إلى تكاثر
هذه الخلايا الجذعية،
هذه الخلايا الجذعية،
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
حيث يمكنها أن تشكل كمية كبيرة
من الأنسجة الجديدة،
من الأنسجة الجديدة،
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
ومن ثم مع مرور الوقت،
يمكنك قطف تلك الأنسجة
يمكنك قطف تلك الأنسجة
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
واستخدامه في أي مكان آخر في الجسم.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
هذه شريحة نسيجية
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
لما نراه عندما نقوم بذلك،
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
وما نراه بشكل أساسي
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
هو كميات كبيرة جداً من العظم.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
لذلك في هذه الصورة، يمكنك
أن ترى في منتصف الساق،
أن ترى في منتصف الساق،
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
نخاع العظم،
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
ومن ثم يمكنك أن ترى العظم الأصلي،
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
ويمكنك أن ترى أين ينتهي هذا العظم الأصلي،
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
وتماماً إلى اليسار هناك العظم الجديد
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
الذي نما ضمن تجويف المفاعل الحيوي،
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
ويمكنك أن تجعله في الحقيقة أكبر.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
وخط التماس الذي يمكنك رؤيته
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
ما بين العظم الأصلي والعظم الجديد
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
يعمل كنقطة ضعف طفيفة جداً
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
لذلك فإنه باستطاعة الجراح الآن
أن يأتي مباشرة
أن يأتي مباشرة
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
ويأخذ العظم الجديد بعيداً،
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
أما السمحاق فيمكنه أن ينمو مرة أخرى،
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
وبالتالي ستترك الساق
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
في نفس الحالة التي كانت عليها
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
كما لو أنك لم تقم بأية عملية على الإطلاق.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
وبالتالي فإن احتمال حدوث ألم
بعد العملية سيكون منخفضاً للغاية
بعد العملية سيكون منخفضاً للغاية
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
مقارنة مع عملية قطف العرف الحرقفي.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
كما يمكنك أن تنمّي
كميات مختلفة من العظم
كميات مختلفة من العظم
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
اعتماداً على كمية الهلام الذي ستحقنه هناك،
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
وبالتالي فهذه المقاربة تشبه إلى حد ما
إجراء عند الطلب
إجراء عند الطلب
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
الآن، حالما فعلنا هذا،
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
فإن هذه الطريقة تلقت الكثير
من الاهتمام في الصحافة،
من الاهتمام في الصحافة،
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
لأنها كانت طريقة جميلة
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
لتوليد العظام الجديدة،
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
وحصلنا على العديد العديد من الاتصالات
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
من العديد من الناس المهتمين باستخدام هذه التقنية.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
وأنا أريد أن أقول لكم،
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
في بعض الأحيان تكون هذه الاتصالات غريبة جداً،
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
وغير متوقعة قليلاً،
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
وأكثر اتصال مثير للاهتمام - اسمحوا لي أن أقولها بهذه الطريقة -
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
تلقيته كان فعلياً
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
من فريق من لاعبي كرة القدم الأمريكية
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
كل ما أرادوه هو الحصول على جماجم مزدوجة السماكة
09:25
made on their head.
229
553866
4281
في رؤوسهم.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
وبالتالي فأنت تتلقى هذا النوع من الاتصالات،
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
وبالطبع، كوني بريطانية
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
وكوني ترعرعت أيضاً في فرنسا،
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
فإنني أميل إلى أن أكون فظة جداً،
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
وهكذا كان علي أن أشرح لهم بشكل لطيف جداً
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
أنه في هذه الحالة بالذات،
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
ربما لا يوجد هناك الكثير
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
يستدعي الحماية في المقام الأول.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(ضحك)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(تصفيق)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
لذا كان هذا هو النهج الذي نتبعه،
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
والذي كان من مواد بسيطة،
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
ولكننا فكرنا به بكل عناية.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
في الواقع, نحن نعرف أن تلك الخلايا
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
الموجودة في الجسم، الموجودة عند الجنين،
كلما تطورت أكثر
كلما تطورت أكثر
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
كلما أمكنها تشكيل أنواع مختلفة من الأنسجة كالغضاريف،
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
وهكذا قمنا بتطوير هلام يختلف قليلاً
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
في طبيعته ويختلف قليلاً في كيميائه،
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
قمنا بحقنه هناك، وصرنا قادرين يدلاً من ذلك على
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
الحصول على غضروف 100%
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
وهذا النهج يعمل بشكل جيد جداً، كما أعتقد،
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
في الإجراءات المخطط لها مسبقاً،
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
ولكنه شيء لديك فيه خطة مسبقة.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
لذلك فإنه لأنواع أخرى من العمليات،
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
هناك بالتأكيد حاجة إلى
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
مقاربات أخرى قائمة على السقالة.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
وعندما تفكر في تصميم
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
تلك السقالات الأخرى، ففي الحقيقة
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
أنت بحاجة إلى فريق متعدد التخصصات
بكل ما تعنيه هذه الكلمة.
بكل ما تعنيه هذه الكلمة.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
حيث أن فريقنا فيه الكيميائيون،
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
وعلماء الخلية، والجراحين، وحتى الفيزيائيون
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
ويأتي هؤلاء الناس معاً جميعاً
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
ونستغرق الكثير من الوقت للتفكير
حول تصميم المواد.
حول تصميم المواد.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
ولكننا نريد أن نجعل الخلايا تحصل
على ما يكفي من المعلومات
على ما يكفي من المعلومات
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
حتى تقوم بما نريد،
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
ولكن بنفس الوقت يجب ألا تكون الطريقة معقدة
لكيلا يكون من الصعب
لكيلا يكون من الصعب
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
التعامل معها سريرياً.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
ولذلك فإن أحد الأشياء التي نفكر بها كثيراً
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
هو في الحقيقة محاولة فهم
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
بنية وهيكل الأنسجة في الجسم.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
حيث إذا فكرنا في العظام،
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
الذي هو من الواضح نسيجي المفضل،
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
عندما نقوم بالتكبير، فإننا يمكننا أن نرى،
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
حتى إذا كنت لا تعرف أي شيء عن هيكل العظام،
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
أنه منظّم بطريقة جميلة، طريقة غاية في الجمال
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
لدينا الكثير من الأوعية الدموية هناك.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
وإذا فمنا بالتكبير مرة أخرى، فسنرى أن الخلايا
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
هي فعلياً محاطة بمطرق ثلاثية الأبعاد
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
مؤلفة من ألياف طولها من مرتبة النانومتر،
وهذه الألياف تعطي الكثير
وهذه الألياف تعطي الكثير
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
من المعلومات للخلايا.
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
وإذا قمنا بالتكبير مرة أخرى،
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
ففي الحقيقة في حالة العظام،
يكون المطرق
يكون المطرق
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
المحيط بالخلايا منظماً بشكل جميل
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
في مقياس النانو، ويكون عبارة عن مادة هجينة
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
يكون جزء منها عضوياً، وجزء غير عضوي.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
وهذا أدى حقيقة إلى حقل كامل،
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
يقوم بالنظر إلى المواد المتطورة
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
التي لها هذا النوع الهجين من البنية.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
هنا سأقوم بعرض مثالين فقط
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
حيث قمنا بصنع بعض المواد التي لها هذا النوع من البنية،
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
حيث يمكننا تفصيل ذلك كما نريد.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
يمكنك أن ترى هنا مثالاً ذا بنية اسفنجية
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
وهنا لدينا مثال لمادة هي أيضاً
من هذا النوع الهجين من المواد
من هذا النوع الهجين من المواد
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
ولكنها في الواقع ذات متانة ملحوظة،
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
ولم تعد هشة أبداً.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
حيث أن المواد غير العضوية تكون عادة هشة للغاية،
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
ولن تكون قادراً على أن يكون لديك
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
هذا النوع من القوة والمتانة فيها.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
شيء آخر أريد أن أشير له بسرعة هو أن
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
العديد من السقالات التي نصنعها تكون مسامية البنية،
وهي يجب أن تكون كذلك،
وهي يجب أن تكون كذلك،
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
لأنك تريد أن تنمو الأوعية الدموية ضمنها.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
ولكن حجم المسامات في الحقيقة في كثير من الأحيان
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
يكون أكبر بكثير من حجم الخلايا،
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
وعلى الرغم من البنية ثلاثية الأبعاد للسقالة،
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
إلا أن الخلية قد تراها وكأنها سطح منحنٍ قليلاً،
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
وهذا الأمر هو غير طبيعي قليلاً.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
ولذلك فإن أحد الأشياء التي يمكن أن تفكر بالقيام بها
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
هو في الواقع صنع سقالات بأبعاد مختلفة قليلاً
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
التي قد تكون قادرة على تطويق الخلايا بشكل ثلاثي الأبعاد
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
وتعطيهم معلومات أكثر قليلاً.
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
وهناك الكثير من العمل الذي يجري الآن
في كل من هذه المجالات.
في كل من هذه المجالات.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
الآن في النهاية، أريد فقط أن أتحدث قليلاً عن
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
تطبيقات ما تكلمت عنه في الأمراض القلبية الوعائية،
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
لأن هذه مشكلة سريرية كبيرة حقاً.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
وأحد الأمور التي نعرفها هي،
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
لسوء الحظ، إذا حدثت لك أزمة قلبية،
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
ثم بدأت تلك الأنسجة بالتموّت،
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
فقد لا تكون نتائجك جيدة جداً على مر الزمن.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
في الواقع سيكون أمراً رائعاً حقاً،
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
إذا كان يمكن أن نوقف هذا النسيج المتموت
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
من الموت أو أن نساعده على التجدد.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
وهناك الكثير والكثير من تجارب الخلايا الجذعية
التي تجري في جميع أنحاء العالم،
التي تجري في جميع أنحاء العالم،
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
والتي تَستخدم العديد من الأنواع المختلفة من الخلايا،
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
ولكن يبدو أن السمة المشتركة التي تبرز
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
هو أنه في الواقع، في كثير من الأحيان
تلك الخلايا سوف تموت
تلك الخلايا سوف تموت
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
حالما تتم زراعتها.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
حيث يمكنك أما أن تزرعها مباشرة في القلب
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
أو ضمن الجملة الدموية،
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
ولكن في كلتا الحالتين، لا يبدو أننا قادرون
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
على الحصول على العدد الصحيح تماماً من الخلايا
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
للوصول إلى الموقع الذي نريدهم فيه
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
لتكون قادرة على تقديم هذا النوع من
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
تجديد الخلايا المناسب الذي نود أن يحدث
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
للحصول على نتائج سريرية جيدة.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
ولذلك فإن بعض الأشياء التي نفكر فيها،
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
كما يفكر فيها العديد من الأشخاص الآخرين
العاملين في هذا الحقل،
العاملين في هذا الحقل،
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
في الحقيقة هي تطوير هذا النوع من المواد.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
ولكن هنالك فرق هنا.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
ما زلنا بحاجة الكيمياء، ما زلنا بحاجة الميكانيكا،
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
ما زلنا بحاجة الطوبوغرافيا الممتعة
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
وما زلنا بحاجة للاهتمام حقاً بإيجاد طرق لتطويق الخلايا.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
ولكن الآن، الخلايا أيضاً
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
ربما سوف تكون تماماً مثل مادة
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
تكون قادرة على أن تكون موصلة،
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
لأن الخلايا بحد ذاتها سوف تستجيب بشكل جيد
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
وسوف تجري في الواقع إشارات ما بين بعضهم البعض.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
يمكنك أن تراها الآن
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
حيث أن الخلايا تنبض بشكل متزامن ضمن هذه المواد،
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
وهذا تطور مثير جداً
14:15
that's going on.
349
843255
2114
يحدث الآن.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
لذلك لأختم، أود فعلاً أن أقول
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
أن تكون قادراً على العمل في هذا النوع من المجالات،
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
وجميعنا الذين يعملون في هذا المجال
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
فإن هذا ليس فقط فرع من العلوم شديد الإثارة،
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
ولكنه أيضاً لديه القدرة الكامنة
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
على التأثير على المرضى،
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
وسواء كان هذا التأثير صغيراً أو كبيراً
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
فإنه حقاً لشرف عظيم.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
ومن أجل هذا، أود أن أشكر كل واحد منكم كذلك.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
شكراً لكم.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(تصفيق)
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