TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Anthony Atala o pěstování nových orgánů
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
Nejmodernější laboratoř Anthonyho Ataly pěstuje lidské orgány -- od svalů, cév, až po močové měchýře a mnohé další. Na představení TEDMED ukazuje záznam jeho bio-inženýrů, pracujících s některými jeho sci-fi udělátky, jako je troubě-podobný bioreaktor [předehřátý na 98.6 F (37 C)] a stroj, který "tiskne" lidskou tkáň.
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
Tady toto je malba
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
která visí v Countwayské knihovně na Harvardské škole medicíny.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
A vyobrazuje vůbec první transplantaci orgánu.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
Jak vidíte vepředu, to je Joe Murray
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
připravující pacienta k transplantaci,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
mezitím co v zadní místnosti vidíte Hartwell Harrisona,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
vedoucího Urologie na Harvardu,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
který ve skutečnosti pěstuje onu ledvinu.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
Ledvina byla skutečně prvním orgánem,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
který byl kdy člověku transplantován.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
To bylo zpátky v roce 1954.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
Před 55 lety
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
se stále potýkali s mnoha stejnými výzvami
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
jako před mnoha desítky let.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Samozřejmě mnoho pokroků, mnoho zachráněných životů.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
Ovšem orgánů máme vážný nedostatek.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
Během posledních deseti let se počet pacientů
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
čekajících na transplantaci zdvojnásobil.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
Zatímco počet transplantací
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
zůstal téměř stejný.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
To skutečně má co dočinění se stárnutím naší populace.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
Prostě stárneme.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Zdravotnictví dělá stále lepší práci
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
udržovat nás naživu.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Ale společně s tím jak stárneme, naše orgány mají tendenci víc selhávat.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Takže, to je výzva,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
nejen pro orgány, ale také pro tkáně.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
Pokoušíme se nahradit slinivku,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
zkoušíme nahradit nervy, jež nám mohou pomoci s Parkinsonovou chorobou.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
To jsou hlavními problémy.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Toto je prosím velmi ohromující statistika.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
Každých 30 vteřin
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
jeden pacient zemře na nemoc,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
která může být vyléčena regenerací tkáně, nebo její výměnou.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Takže, co pro to můžeme udělat?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Dnes večer jsme hovořili o kmenových buňkách.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
To je cesta, jak toho dosáhnout.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Ale přece ještě dlouhá cesta dostat kmenové buňky do pacientů,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
ve smyslu skutečných terapií pro orgány.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Nebylo by skvělé, kdyby se naše těla dokázala regenerovat?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Nebylo by skvělé, kdybychom mohli využít síly
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
našich těl dokonce k uzdravení sebe samých?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Ve skutečnosti to není zas tak cizí koncept;
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
toto se děje ve světě každý den.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Toto je prosím obrázek mloka.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Mloci mají úžasnou schopnost regenerace.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Zde vidíte krátké video.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
Toto je zranění končetiny tohoto mloka.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
A toto je skutečné snímkování,
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
časosběr, ukazující jak se ta končetina regeneruje
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
během pár dní.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Vidíte hojení šrámu.
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
A z toho šrámu skutečně roste
02:46
a new limb.
53
151000
2000
nová končetina.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Mloci to tedy dokáží.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
Proč nemůžeme my? Proč se lidé nemohou regenerovat?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
Ve skutečnosti se můžeme regenerovat.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
Vaše tělo má mnoho orgánů,
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
a každý jednotlivý orgán ve vašem těle
03:03
has a cell population
59
168000
2000
má populaci buněk,
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
které jsou připraveny zasáhnout v době zranění. Děje se to každý den.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
Jak léta plynou, jak stárnete.
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
Vaše kosti se regenerují každých 10 let.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
Vaše pokožka se regeneruje každé dva týdny.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Takže, vaše tělo se stále regeneruje.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Těžký úkol nastane když dojde k poranění.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
V době poranění nebo nemoci
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
je první reakcí těla
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
se neprodyšně uzavřít od zbytku těla.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
Jednoduše se tak chce ubránit infekci,
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
a utěsní sebe samo, jsou-li orgány uvnitř těla,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
nebo vaše kůže, první reakcí
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
pro kmenové buňky je dostat se dovnitř,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
zaobalit se od okolí.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
Jak tedy můžeme využít této energie?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Jedním ze způsobů takového využití
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
je používání chytrých biomateriálů.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Jak to pracuje? No, zde na levé straně
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
vidíte močovod, jež byl poraněn.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Toto je kanál, propojující močový měchýř s vnějškem těla.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
A vidíte, že je poraněný.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
My jsme jednoduše přišli na to, že můžete použít tyto chytré biomateriály,
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
že je ve skutečnosti můžete využít jako most.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Když takový most postavíte a uzavřete se jím
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
od okolního prostředí,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
potom můžete vytvořit takové přemostění a buňky,
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
které ve vašem těle regenerují,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
mohou přes toto přemostění přejít a jít tak po směru.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
To je přesně to, co vidíte zde.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Jde o chytrý biomateriál,
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
jenž jsme ve skutečnosti užili k léčení tohoto pacienta.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Toto byl poraněný močovod na levé straně.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
Použili jsme ten biomateriál uprostřed.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
A poté, o šest měsíců později, po pravé ruce
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
vidíte ten přestavěný močovod.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Zjistilo se, že vaše tělo se může regenerovat,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
ale jen v krátkých vzdálenostech.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Maximální funkční vzdálenost pro regeneraci
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
je pouze okolo jednoho centimetru.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
Můžeme tedy použít tyto biomateriály,
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
ale pouze na centimetrovou vzdálenost
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
k přemostění těchto ran.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
Takže se regenerujeme, ale jen na limitované vzdálenosti.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Co ale uděláme,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
když máte poranění větších orgánů?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Co uděláme, když máme poranění
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
struktur, které jsou mnohem větší
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
než jeden centimetr?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Tehdy můžeme začít používat buňky.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
Strategie v tomto případě je, že když k nám přijde pacient
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
s nemocným či poraněným orgánem,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
my mu můžeme odebrat velmi malý kousek tkáně z toho orgánu,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
menší než poloviční velikost poštovní známky,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
který pak můžeme rozpitvat
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
a podívat se na jeho základní stavební jednotky,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
pacientovy buňky,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
vyjmout je,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
nechat je růst a rozmnožit se mimo tělo ve velkém
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
a pak je užít jako výstužní materiály.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Při pohledu pouhým okem se zdají jako kousek halenky
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
či trička, ale ve skutečnosti
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
jde o velmi složité struktury,
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
které jsou navrženy, aby se uvnitř těla rozložily.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
Během pár měsíců se rozpadnou.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Slouží pouze jako dodávka pro buňky.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Přivádí do těla buňky. Díky nim
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
buňky zregenerují novou tkáň
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
a jakmile je hotovo, lešení se odstraní.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
A to jsem také provedli s tímto kouskem svalu.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Zde můžete vidět, jak jsme studovali
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
jeho struktury ve snaze jej zmapovat.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Vezmeme buňky, rozmnožíme je,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
dáme je na lešení,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
a pak lešení umístíme zpět do pacienta.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Avšak předtím, než lešení do pacienta umístíme,
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
trochu ho procvičíme.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Chceme mít jistotu, že ten sval nastavíme
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
tak, aby věděl co dělat,
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
až se dostane do pacienta.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
To můžete právě vidět tady. Vidíte
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
svalový bioreaktor, který
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
rozcvičuje sval - tam a zpět.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Dobře. Zatím jsme viděli ploché struktury,
06:49
the muscle.
143
394000
2000
sval.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
Ale co jiné struktury?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Toto je ve skutečnosti zkonstruovaná céva.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Velmi podobné tomu, co jsme udělali před chvíli, jen o trochu složitější.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Tady vezmeme lešení,
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
a jednoduše - lešení může být v tomto případě jako kousek papíru.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
Můžeme toto lešení stočit do trubičky.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
A k výrobě cévy použijeme stejnou strategii.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Céva se skládá ze dvou odlišných druhů buněk.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
Vezmeme svalové buňky,
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
obalíme s nimi vnějšek,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
je to podobné jako když pečete dort s více vrstvami, jestli to znáte.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Svalové buňky dáte na povrch.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Dovnitř dáte výstelkové buňky.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
A teď máte lešení kompletní.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Dáte jej do takového zařízení podobného troubě,
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
které vytváří stejné podmínky jako lidské tělo,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 stupňů Celsia,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 procent kyslíku.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Pak jej procvičíte, tak, jako jste to viděli na záznamu.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
A napravo můžete vidět krkavici, která byla zkonstruována.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Tato céva vede z krku do mozku.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
A tento rentgen ukazuje
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
evidenci, funkční cévu.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Složitější struktury
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
jako jsou cévy nebo močovody, které jsem vám ukázal,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
jsou rozhodně složitější,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
protože musíte zavést dva odlišné typy buněk.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Ony se ale ve skutečnosti chovají spíš jako potrubí.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Dovolujete tekutině a vzduchu
08:11
at steady states.
173
476000
2000
volně proudit.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Nejsou zdaleka tak složité jako duté orgány.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Ty jsou mnohem složitější,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
protože po nich chcete, aby reagovali podle potřeby.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Takovým orgánem je například močový měchýř.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Postupujeme podle stejné strategie, vezmeme malý kousek močového měchýře -
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
- menší než poloviční velikost poštovní známky.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
Tkáň rozpitváme
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
na její dva druhy buněk,
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
svalové a speciální buňky močového měchýře.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Pěstujeme je ve velkém mimo tělo.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Trvá to asi 4 týdny je vypěstovat.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Potom vezmeme lešení ve tvaru močového měchýře.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Zevnitř jej vyplníme těmi výstelkovými buňkami.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
Zvenku jej pokryjeme těmito svalovými buňkami.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Celé to opět vložíme do přístroje podobného peci.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Od doby kdy jste odebrali kousek tkáně, můžete pacientovi
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
vrátit zpět orgán za 6 až 8 týdnů.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Tady můžete vidět to lešení.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Materiál je pokryt buňkami.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Když jsme dělali zkoušku pro první pacienty,
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
vytvořili jsme pro každého lešení zvlášť.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Přivedli jsme pacienty
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
6 až 8 týdnů před plánovanou operací, udělali jsme rentgen
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
a vystavěli lešení přesně podle velikosti
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
pacientovi dutiny pánevní.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
Při druhé fázi zkoušek
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
jsme měli předem odlišné velikosti: malou, střední, velkou a velmi velkou.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Smích)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Je to pravda.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
A jsem si jistý, že všichni chcete tu velmi velkou, že?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Smích)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Močové měchýře jsou tedy rozhodně trochu složitější
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
než jiné struktury.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Ale jsou i jiné duté orgány, které jsou složitější.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Toto je zkonstruovaná srdeční chlopeň.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
A postup vytvoření takové chlopně je opět stejná.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Vezmeme lešení, osázíme ho buňkami,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
a tady můžete vidět, jak se lístky chlopně otvírají a zavírají.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Toto cvičíme před implantací.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Stejný postup.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
A nejsložitější jsou potom orgány vyplněné parenchymem.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Ty jsou složitější,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
protože je na jeden centimetr potřeba víc buněk.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Toto je jednoduchý parenchymatózní orgán jako například ucho.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Tady mu dodají chrupavku.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Tady je to zařízení podobné troubě;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
Jakmile je pokrytý, dostane se sem.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
A pak o pár týdnů později z něj vytáhneme lešení pro chrupavku.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Tady jsou námi zkonstruované prsty.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Tady je pokrývají, nikdy víc než jedna vrstva zároveň,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
nejdřív kost, mezery vyplníme chrupavkou.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Potom začneme nahoru přidávat svaly.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
A pak vrstvíme tyto pevné struktury.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Opět zas o něco složitější orgány.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
Ze všeho nejsložitější parenchymatózní orgány jsou
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
ale ty prokrvené, hojně prokrvené,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
s velkou zásobou cév,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
orgány jako je srdce,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
játra nebo ledviny.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Toto je příklad - pár postupů,
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
jak vytvořit parenchymatózní orgány.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Toto je jeden možný postup. Používáme tiskárnu.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
A místo inkoustu - právě jste viděli inkoustovou náplň -
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
používáme buňky.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Takto vypadá běžná stolní tiskárna.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Tiskne toto dvoukomorové srdce,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
vrstvu po vrstvě.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Tady vydíte výsledné srdce. Tisk trvá asi 40 minut
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
a po čtyřech až šesti hodinách
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
můžete pozorovat spojení mezi svalovými buňkami.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Potlesk)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Tuto technologii vynalezl Tao Ju, který pracoval v našem institutu.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Je ale pochopitelně stále ve fázi experimentu
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
a pro pacienty se ještě nevyužívá.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Další postup, který jsme vyzkoušeli,
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
je vyjmutí buněk z orgánů.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Vezmeme dárcovské orgány,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
které byli vyřazeny,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
a s pomocí velmi šetrných čistících prostředků
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
z nich vytáhneme buněčné elementy.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Takže například v levém poli
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
nahoře vidíte játra
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Vezmeme dárcovské játra
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
použijeme velmi šetrné čistící prostředky
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
a s jejich pomocí z jater
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
vyjmeme všechny buňky.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
O dva týdny později můžeme tento orgán zvednout,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
vypadá jako játra,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
můžeme jej uchopit jako játra,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
vypadá jako játra, ale neobsahuje žádné buňky.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Zvedáme pouze
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
jejich kostru, dá-li se to tak říct,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
vše z kolagenu,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
materiálu obsaženého v našich tělech, který neodmítá hostitele.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Můžeme jej používat od jednoho pacienta k druhému.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Můžeme vzít tuto prokrvenou strukturu
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
a dokázat, že prokrvení je zachováno.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Můžete vidět - toto je ve skutečnosti floroskopie.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Do orgánu vkládáme opak.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Tady vidíte začátek procesu. Do jater zbavených buněk
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
vkládáme chybějící část.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
A vidíte, že cévní systém zůstává neporušen.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Poté vyjmeme cévní buňky,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
a cévní systém vysteleme
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
pacientovými buňkami.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Zevnějšek jater pokryjeme
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
pacientovými jaterními buňkami.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
A můžeme tak stvořit funkční játra.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
A to právě teď pozorujete.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Jde stále o experiment. Jsme ale během experimentu schopni
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
obnovit funkčnost jater.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Co se týče ledviny,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
jak už jsem řekl při prvním obrázku, který jste viděli,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
prvním snímku, který jsem vám ukázal,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 procent pacientů na čekacím listě pro transplataci
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
čeká právě na ledvinu, 90 procent.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Další postup, který jsem zkusili,
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
je tvorba membrán,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
které by se navrstvili jako harmonika.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Navrstvili bychom tedy membrány za použití ledvinových buněk.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
A pak můžete vidět tyto miniaturní ledviny, které jsme stvořili.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Ve skutečnosti vyrábí moč.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Jde opět o malé strukturu a pro nás je výzvou, abychom je zvětšili,
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
a na tom právě teď v našem institutu
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
pracujeme.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Jedna z věcí, kterou bych rád shrnul,
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
je postup, kterým směřujeme v regenerativní medicíně.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Pokud je to možné,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
rádi bychom používali chytré biomateriály,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
které bychom jednoduše sundali z poličky
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
a regenerovali bychom vaše orgány.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
V tuto chvíli jsme limitováni vzdálenostmi,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
ale naším cílem je časem tyto vzdálenosti zvětšit.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Pokud chytré biomateriály použít nemůžeme,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
potom by bylo lepší používat vaše vlastní buňky.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Proč? Protože ty neodmítnou hostitele.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Můžeme vám buňky odebrat,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
vytvořit strukturu, vrátit ji hned zas zpět a ona neodmítne hostitele.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
A pokud by to bylo možné, nejlepší by bylo použít buňky přímo z daného orgánu.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Pokud máte nemocnou průdušnici,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
bylo by nejlepší odebrat buňky z ní.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Pokud máte nemocnou slinivku,
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
nejlepší by bylo vzít buňky z ní.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Proč? Protože je lepší brát buňky,
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
které už ví, že jsou typu, který požadujete.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Průdušnicová buňka už ví, že je průdušnicová buňka.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Není potřeba ji přeučit na jiný typ buňky.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Dáváme tedy přednost buňkám specifickým pro dané orgány.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
A v dnešní době jsme schopni odebrat buňky téměř z jakéhokoliv orgánu ve vašem těle,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
až na pár výjimek, u kterých je potřeba kmenových buněk,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
jako je srdce, játra, nervy nebo slinivka.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
U těch ještě stále potřebujeme kmenové buňky.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Pokud nejsme schopni použít kmenové buňky z vašeho těla,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
pak by byli nejlepší kmenové buňky od dárce.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
A opět dáváme přednost buňkám, které neodmítnou hostitele
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
a nebudou tvořit nádory.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Hodně pracujeme s kmenovými buňkami,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
které jsme zveřejnili před dvěma lety,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
kmenové buňky tvořené z plodové vody,
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
a placenta, která má potřebné vlastnosti.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
V tuto chvíli vám tedy chci říct,
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
že máme pár zásadních úkolů.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Víte, ukázal jsem vám tady teď prezentaci, všechno vypadá dobře,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
všechno funguje. Ve skutečnosti tomu tak není,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
tyto technologie nejsou tak jednoduché.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Některé úseky práce, kterou jste dnes viděli,
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
mělo na starosti přes 700 výzkumníků
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
pracujících v ústavu přes 20 let.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Jsou to velmi pracné technologie.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Když jednou přijdete na to jak, můžete to opakovat.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Trvá to ale dlouho, než se k tomu dopracujete.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Proto vždycky rád ukazuju tento obrázek.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Toto je návod jak zastavit prchající dostavník.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Tady vidíte kočího dostavníku,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
který nahoře skáče
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
A konečně zastaví dostavník.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
A to jsou obvykle hlavní vědci.
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
Ti vespod jsou obvykle chirurgové.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Smích)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Já jsem chirurg, takže to není tak vtipné.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Smích)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Ve skutečnosti je ale metoda A správný přístup.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
A mám tím na mysli, že pokaždé, když jsme uvedli jednu z těchto technologií
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
na klinice,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
stoprocentně jsme se ujistili, že vše, co bylo možné,
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
jsme nejprve vyzkoušeli v laboratoři,
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
než jsme technologie představili pacientům.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
A když tyto technologie pacientům představíme,
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
ujistíme se, že jsme si položili nelehkou otázku.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Jste připraveni použít tuto technologii na své bližní, své vlastní dítě,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
člena rodiny? A pak teprve pokračujeme.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Naším hlavní cílem je totiž
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
v první řadě nikomu neublížit, samozřejmě.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Chci vám teď ukázat krátké video.
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
Je to pětivteřinový záběr pacienta,
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
který dostal takto sestrojený orgán.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Některé tyto struktury jsme začali implantovat
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
už víc než před čtrnácti lety.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Takže se teď po světě více než deset let
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
prochází pacienti s vytvořenými orgány.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Ukážu vám video mladé ženy,
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
která měla zadní rozštěp obratle, defekt míchy.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
Neměla normální močový měchýř. Toto je úsek ze CNN.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Má jen 5 vteřin.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Ve skutečnosti jej pořídil Sanjay Gupta.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Video: Kaitlyn M: Jsem šťastná. Vždycky jsem se bála,
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
že budu mít nehodu, nebo něco takového.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
A teď můžu jednoduše
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
jít ven s kamarády,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
jít a dělat co chci.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Anthony Atala: Vidíte, slib regenerativní medicíny na konci dne,
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
je to jen jediný slib.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
A je to velmi jednoduché
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
našim pacientům ulehčit.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Děkuji vám za pozornost.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(Potlesk)
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