TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Anthony Atalla kertoo uusien elimien kasvattamisesta
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
Anthony Atalan huippulaboratorio kasvattaa ihmiselimiä -- lihaksista verisuoniin ja rakkoihin, ja niin edelleen. TEDMEDissä hän näyttää kuvamateriaalia bioteknikoistaan työskentelemässä laboratorion scifi-laitteilla, mukaan lukien uunin tapainen bioreaktori (esilämmitetty 37 celsiusasteeseen) ja laite, joka "tulostaa" ihmiskudosta.
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
Tämä maalaus on esillä
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
Countway-kirjastossa Harvard Medical Schoolissa.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
Se kuvaa ensimmäistä elinsiirtoa.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
Edessä näemme Joe Murrayn,
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
joka valmistelee potilasta,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
ja taustalla on Hartwell Harrison,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
johtava urologi Harvardissa,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
irrottamassa munuaista.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
Munuainen oli ensimmäinen elin,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
joka siirrettiin toiseen ihmiseen.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
Se tapahtui 1954,
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
55 vuotta sitten.
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
Yhä edelleen useat haasteista ovat samoja
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
kuin vuosikymmeniä sitten.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
On tapahtunut edistystä, moni ihminen on pelastettu,
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
mutta meillä on suuri puute elimistä.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
Viime vuosikymmenenä elinsiirtoa odottavien
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
potilaiden määrä on tuplaantunut.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
Samaan aikaan siirrettävien elimien määrä
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
on pysynyt lähes samana.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Tämä johtuu väestön ikääntymisestä.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
Me vanhenemme.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Lääketiede onnistuu paremmin
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
pitämään meidät elossa.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Mutta ikääntyessämme elimemme toimivat huonommin.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Se on haaste,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
ei vain elimille vaan myös kudoksille,
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
jotka yrittävät korjata haimaa,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
tai hermoja, mikä voi auttaa Parkinsonin taudissa.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
Nämä ovat suuria ongelmia.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Tämä on hämmästyttävä tilasto.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
Joka 30. sekunti
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
potilas kuolee sairaudesta,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
joka olisi voitu parantaa kudoksen uusiutumisella tai korvaamisella.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Mitä voimme tehdä?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Olemme puhuneet kantasoluista tänään.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
Se on yksi tapa.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Mutta kantasolut pitää saada potilaisiin,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
jotta elimiä voidaan hoitaa.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Eikö olisi mahtavaa, jos kehomme voisivat uusiutua?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Eikö olisi mahtavaa, jos voisimme valjastaa
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
kehojemme voiman parantaaksemme itsemme?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Se ei ole täysin mahdoton ajatus;
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
itse asiassa; niin käy joka päivä maapallolla.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Tämä on kuva salamanterista.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Salamantereilla on hämmästyttävä kyky uusiutua.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Tässä pieni video.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
Tämän salamanterin raaja on vahingoittunut.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
Tämä aito kuva,
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
ajan funktiona, näyttää kuinka raaja uusiutuu
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
muutamassa päivässä.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Näette arpeutuman,
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
ja arvesta kasvaa
02:46
a new limb.
53
151000
2000
uusi raaja.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Salamanterit voivat tehdä niin.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
Miksi me ihmiset emme voi uusiutua?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
Itse asiassa, me voimme.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
Kehossa on monia elimiä,
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
ja jokaikisellä elimellä kehossa
03:03
has a cell population
59
168000
2000
on soluryhmä,
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
joka on valmis käymään ohjaksiin vamman sattuessa. Niin käy joka päivä.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
Ikääntyessä, vanhetessa,
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
luut uusituvat joka 10. vuosi,
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
iho uusiutuu kahden viikon välein.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Keho uusiutuu koko ajan.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Haaste on parantaa vamma.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
Vamman tai sairauden sattuessa
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
kehon ensimmäinen reaktio
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
on sulkea se erilleen muusta kehosta.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
Se haluaa taistella tulehdusta vastaan
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
ja sulkea itsensä -- riippumatta siitä, onko se elin
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
tai ihoa -- ensimmäinen reaktio
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
on arven muodostuminen,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
jotta se eristyy muusta.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
Kuinka voimme valjastaa tämän voiman?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Yksi tapa, jota käytämme
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
on älykkäät biomateriaalit.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Miten se toimii? Vasemmalla näette
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
vaurioituneen virtsaputken.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Tämä kanava vie virtsarakosta kehon ulkopuolelle.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Näette, että se on vahingoittunut.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
Havaitsimme, että älykkäitä biomateriaaleja
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
voi käyttää siltana.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Jos rakentaa sillan ja eristää
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
muun ympäristön,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
voi luoda sillan -- ja solut,
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
jotka uusiutuvat kehossa,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
voivat ylittää sillan ja luoda polun.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
Näette sen tässä.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Käytimme älykästä biomateriaalia
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
parantaaksemme potilaan.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Vahingoittunut virtsaputki on vasemmalla.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
Käytimme keskellä olevaa biomateriaalia.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
Ja kuusi kuukautta myöhemmin, oikealla,
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
näette uusiutuneen virtsaputken.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Kehomme voi uusiutua,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
mutta vain lyhyillä välimatkoilla.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Maksimietäisyys tehokkaalle uusiutumiselle
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
on vain noin senttimetri.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
Joten voimme käyttää älykkäitä biomateriaaleja,
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
mutta vain noin senttimetrin matkalla,
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
sulkeaksemme reikiä.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
Me uusiudumme, mutta vain lyhyitä matkoja.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Mitä teemme,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
jos isompi elin on vahingoittunut?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Mitä teemme, jos vamma on
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
rakenteessa, joka on paljon isompi
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
kuin senttimetrin?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Sitten käytämme soluja.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
Strategia menee näin: potilas tulee meille
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
sairaana tai vammautuneen elimen kanssa.
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
Otamme hyvin pienen palan kudosta elimestä,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
pienemmän kuin puolet postimerkistä.
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
Ajamme kudoksen erilleen
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
peruskomponentteihinsa,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
potilaan omiin soluihin.
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
Voimme eristää solut
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
ja kasvattaa niitä kehon ulkopuolella suuria määriä,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
ja käyttää tukirakenteita.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Ne näyttävät kuin palaselta puseroa
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
tai paitaa, mutta itse asiassa
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
nämä materiaalit ovat melko monimutkaisia
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
ja suunniteltuja hajoamaan kehon sisällä.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
Se hajoaa muutamaa kuukautta myöhemmin.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Se toimii vain solujen kuljetusvälineenä.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Se tuo solut kehoon. Se antaa
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
solujen luoda uutta kudosta,
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
ja kun kudos on uusiutunut, tukiverkko häviää.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Niin teimme tälle lihakselle.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Tässä on pala lihasta ja kuinka rakennamme
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
rakenteet, joilla luomme lihaksen.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Otamme soluja, venytämme niitä,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
laitamme ne tukiverkolle,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
ja laitamme tukiverkon takaisin potilaaseen.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Itse asiassa, ennen kuin laitamme sen potilaaseen,
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
harjoitamme sitä.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Me ehdollistamme lihaksen,
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
jotta se tietää mitä tehdä,
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
kun se on potilaassa.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
Näette sen tässä.
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
Tämä on lihasbioreaktori,
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
joka harjoittaa lihasta edestakaisin.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Nämä litteät rakenteet
06:49
the muscle.
143
394000
2000
ovat itse lihas.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
Entä muut rakenteet?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Tämä on rakennettu verisuoni.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Hyvin samankaltainen kuin äskeinen, mutta vähän monimutkaisempi.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Otamme tukiverkon
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
ja -- tukiverkko voi olla kuin paperin pala tässä --
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
teemme siitä sylinterimäisen.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
Käytämme verisuonelle samaa strategiaa.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Verisuoni koostuu kahdesta solutyypistä.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
Lihassoluilla päällystämme
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
ulko-osan,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
vähän kuin kakkua kuorrutettaessa.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Lihassolut tulevat ulkopuolelle.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Verisuonen solut vuoraavat sisäpinnan.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Nyt tukirakenteeseen on kylvetty solut.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Se laitetaan tähän uunin kaltaiseen laitteeseen.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
Siinä on ihmiskehon kaltaiset olosuhteet,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 astetta lämmintä,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 prosenttia happea.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Sitä harjoitetaan, kuten näitte nauhalla.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
Oikealla näette rakentamamme valtimon.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Tämä valtimo menee kaulasta aivoihin.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
Tässä on röntgenkuva
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
tuosta toimivasta verisuonesta.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Monimutkaisemmat rakenteet
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
kuten verisuonet, virtsaputket, joita näytin,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
ne ovat ehdottomasti monimutkaisempia,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
koska käytämme kahta eri solutyyppiä.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Mutta ne toimivat enimmäkseen putkina.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Niissä nestettä tai ilmaa menee
08:11
at steady states.
173
476000
2000
tasaisesti läpi.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Ne eivät ole läheskään niin monimutkaisia kuin ontot elimet.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Ontot elimet ovat paljon monimutkaisempia,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
koska nämä elimet toimivat tarpeen tullen.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Virtsarakko on sellainen elin.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Sama strategia: otamme pienen palan virtsarakosta,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
vähemmän kuin puolet postimerkistä.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
Erotamme kudoksen
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
yksittäisiin solutyyppeihin,
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
lihakseen ja rakkotoimintaan erikoistuneisiin soluihin.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Kasvatamme soluja kehon ulkopuolella suuria määriä.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Se vie noin neljä viikkoa.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Muovaamme tukiverkosta virtsarakon muotoisen.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Päällystämme sen sisältä virtsarakon soluilla.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
Päällystämme ulkopuolen lihassoluilla.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Laitamme sen uunin kaltaiseen laitteeseen.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Kudoksen irrottamisesta kestää noin kuudesta kahdeksaan viikkoa,
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
että voimme laittaa elimen takaisin potilaaseen.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Tässä on se tukiverkko.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Materiaalia päällystetään soluilla.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Kun teimme ensimmäisiä kliinisiä kokeita,
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
loimme jokaiselle potilaalle erilaisen tukiverkon.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Potilaat tulivat
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
kuudesta kahdeksaan viikkoa ennen kirurgista toimenpidettä röntgeniin,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
ja rakensimme tukiverkon, joka sopi potilaan
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
lantio-onteloon.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
Toisella koekerralla
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
tarjosimme vain eri kokoja: pieni, keskikokoinen, iso ja tosi iso.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Naurua)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Ihan totta.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
Kaikki täällä halusivat tosi ison?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Naurua)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Virtsarakot ovat todellakin vähän monimutkaisempia
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
kuin muut rakenteet.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
On monimutkaisempiakin onttoja elimiä.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Tämä on rakentamamme sydänläppä.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
Sydänläpän voi rakentaa samalla tekniikalla.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Tarvitsemme tukiverkon, johon kylvämme solut,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
ja kuten näette tässä, liuskat avautuvat ja sulkeutuvat.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Harjoitutamme sitä ennen potilaaseen asentamista.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Sama strategia.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
Monimutkaisimpia ovat kiinteät elimet.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Kiinteät elimet ovat monimutkaisempia,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
koska niissä käytetään paljon enemmän soluja per senttimetri.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Tämä on yksinkertainen kiinteä elin, korva.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Siihen laitetaan rustoa.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Tuo on se uunin kaltainen laite;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
Kun se on päällystetty, se laitetaan sinne.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
Muutamaa viikkoa myöhemmin otamme rustorakenteen takaisin käsittelyyn.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Tässä teemme sormea.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Teemme useita kerroksia, yksi kerrallaan.
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
Ensin luu. Välit täytämme rustolla.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Sitten lisäämme lihaksia päälle.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
Näitä kiinteitä rakenteita kerrostetaan.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Monimutkaisempia elimiä,
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
mutta selvästi monimutkaisimpia elimiä
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
ovat itse asiassa verisuonelliset,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
erittäin paljon verisuonia sisältävät,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
elimet kuten sydän,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
maksa, munuaiset.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Esimerkki -- on useita tapoja
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
rakentaa kiinteitä elimiä.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Tämä on yksi niistä. Käytämme tulostinta.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
Emme käytä mustetta -- näitte juuri mustekasetin --
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
käytämme soluja.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Tämä on tavallinen tulostin.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Se tulostaa tätä kahden kammion sydäntä
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
yksi kerros kerrallaan.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Näette sydämen muodostumassa. Kestää noin 40 minuuttia tulostaa se,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
ja noin neljästä kuuteen tuntia myöhemmin
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
lihassolut alkavat supistella.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Suosionosoituksia)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Tämän teknologian kehitti Tao Ju, joka työskenteli instituutissamme.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Tämä on tietenkin vielä koetasolla,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
emme käytä sitä potilaisiin.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Toinen käyttämämme tekniikka
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
on ollut käyttää soluttomia elimiä.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Otamme luovuttajan elimen,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
elimen, joka ei kelpaa,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
ja käytämme hyvin mietoa puhdistusainetta
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
poistaaksemme soluaineksen näistä elimistä.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Ylhäällä vasemmalla
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
näette maksan.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Otamme luovuttajan maksan,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
käytämme hyvin mietoja puhdistusaineita,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
ja niiden avulla poistamme solut
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
maksasta.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Kaksi viikkoa myöhemmin voimme ottaa elimen käteen,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
ja se tuntuu maksalta,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
sitä voi pidellä kuin maksaa,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
se näyttää maksalta, mutta siinä ei ole soluja.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Jäljellä on vain
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
ikään kuin maksan rakenne,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
joka on kollageenista,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
materiaali, jota kehomme eivät hylji.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Voimme käyttää sitä kaikille potilaille.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Otamme tämän verisuonirakenteen,
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
ja voimme osoittaa, että verisuonisto toimii.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Kuten näette tuosta röntgenläpivalaisukuvasta.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Ruiskutamme elimeen kontrastiainetta.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Tässä alamme ruiskuttaa kontrastiainetta elimeen,
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
soluttomaan maksaan.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
Näette verisuoniston, joka pysyy ehjänä.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Sitten otamme verisuonien soluja,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
ja täytämme verisuoniston
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
potilaan omilla soluilla.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Täytämme maksan ulkopuolen
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
potilaan omilla maksasoluilla.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
Voimme luoda toimivia maksoja.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
Sen näette tässä.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Tämä on vielä kokeellista, mutta olemme onnistuneet toistamaan
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
maksan toiminnan kokeissa.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Munuainen.
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
Puhuin ensimmäiseksi maalauksesta
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
ensimmäisellä kalvollani.
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 prosenttia potilaista elinsiirtojen jonotuslistalla
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
odottaa munuaissiirtoa. 90 prosenttia.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Toinen tekniikkamme on
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
rakentaa kiekkoja,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
jotka laitamme yhteen kuin hanurin.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Pinoamme niitä yhteen käyttäen munuaisten soluja.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
Tässä näette rakentamiamme minikokoisia munuaisia.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Ne itse asiassa tuottavat virtsaa.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Haasteemme on tehdä niistä isompia,
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
ja sen parissa työskentelemme
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
juuri nyt instituutissamme.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Haluaisin tiivistää teille ne tekniikat,
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
joita käytämme regeneratiivisen lääketieteen alalla.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Jos mitenkään mahdollista,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
haluaisimme käyttää älykkäitä biomateriaaleja,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
joita voimme helposti käyttää
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
auttamaan kehoa uusimaan elimensä.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
Se toimii vain lyhyillä etäisyyksillä juuri nyt,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
mutta tavoitteenamme on kasvattaa tuota etäisyyttä ajan mittaan.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Jos emme voi käyttää biomateriaaleja,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
haluamme käyttää potilaan omia soluja.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Miksi? Koska keho ei hylji niitä.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Voimme ottaa potilaalta soluja,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
luoda rakenteen, laittaa sen potilaaseen, eikä se aiheuta hylkimistä.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
Ja jos mahdollista, käytämme soluja kyseisestä elimestä.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Jos henkitorvi on sairastunut,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
haluamme käyttää soluja henkitorvesta.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Jos haima on sairastunut,
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
haluamme käyttää sen elimen soluja.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Miksi? Koska valitsemme mieluiten ne solut,
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
joiden tiedämme jo olevan oikeaa tyyppiä.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Henkitorven solu tietää olevansa henkitorven solu.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Meidän ei tarvitse opettaa sitä muuntumaan eri solutyypiksi.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Suosimme elinkohtaisia soluja.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
Tällä hetkellä voimme erottaa soluja melkein kaikista elimistä,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
paitsi useista, joita varten tarvitsemme kantasoluja,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
kuten sydän, maksa, hermot, ja haima.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
Niitä varten tarvitsemme kantasoluja.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Jos emme voimme käyttää potilaan omia kantasoluja,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
käytämme luovuttajan kantasoluja.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
Suosimme soluja, joita keho ei hylji,
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
ja jotka eivät muodosta kasvaimia.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Työskentelemme paljon kantasolujen kanssa --
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
julkaisimme pari vuotta sitten,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
kuinka eristää kantasoluja lapsivedestä
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
ja istukasta, joilla on sellaiset ominaisuudet.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
Haluaisin kertoa teille nyt
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
vielä joistain isoista haasteista.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Esitin teille juuri kuinka kaikki näyttää hyvältä,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
kaikki toimii. Kuten tiedätte,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
nämä teknologiat eivät ole niin helppoja.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Osan töistä, jotka näitte tänään,
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
oli tehnyt yli 700 tutkijaa
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
instituutissamme 20 vuoden aikana.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Nämä ovat hyvin haastavia teknologioita.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Kun löytää toimivan reseptin, sen voi toistaa.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Mutta kestää kauan löytää se.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Haluan aina näyttää tämän sarjakuvan.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Kuinka pysäyttää karanneet vaunut.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Näette vaunujen ajajan,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
joka ylempänä
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
menee A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Hän lopulta pysäyttää vaunut.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Nuo ovat perustieteilijöitä.
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
Alempana ovat yleensä kirurgit.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Naurua)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Olen kirurgi, joten se ei ole niin hauskaa.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Naurua)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Itse asiassa menetelmä A on oikea lähestymistapa.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
Tarkoitan sitä, että siinä vaiheessa, kun käytämme
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
jotain tekniikoistamme klinikalla,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
olemme tehneet kaiken mahdollisen
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
laboratoriossa ennen kuin
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
käytämme niitä potilaisiin.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
Ja kun käytämme näitä teknologioita potilaisiin,
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
haluamme olla varmoja, että kysymme itseltämme vaikean kysymyksen.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Olemmeko valmiita laittamaan tällaisen rakkaimpaamme, lapseemme,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
perheenjäseneen, ja sitten jatkamme.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Meidän päätavoitteemme on tietenkin
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
olla aiheuttamatta vahinkoa.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Näytän teille nyt lyhyen
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
viiden sekunnin pätkän potilaasta,
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
joka sai yhden rakentamistamme elimistä.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Aloimme käyttää joitain näistä rakenteista
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
yli 14 vuotta sitten.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Meillä on potilaita, jotka ovat kävelleet ympäriinsä
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
keinoelimillämme yli 10 vuotta.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Näytän pätkän nuoresta neidistä.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
Hänellä oli spina bifida, epänormaali selkäydin.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
Hänellä ei ollut normaalia virtsarakkoa. Tämä on ote CNN:ltä.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Vain viisi sekuntia.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Tämän otteen järjesti Sanjay Gupta.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Video: Kaitlyn M: "Olen onnellinen.
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
Pelkäsin aina vahinkoja tai vastaavaa.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
Nyt voin mennä ulos
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
ystävieni kanssa
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
ja tehdä mitä haluan."
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Loppujen lopuksi, regeneratiivisella lääketieteellä
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
on yksi ainoa lupaus.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
Se on hyvin yksinkertainen:
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
parantaa potilaitamme.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Kiitos.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(Suosionosoituksia)
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