TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
אנתוני אטאלה על גידול איברים חדשים
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
המעבדה המשוכללת של אנתוני אטאלה מגדלת איברים אנושיים -- משרירים דרך כלי דם לשלפוחיות שתן ועוד. ב TEDMED הוא מראה סרט בו ביו-מהנדסים שלו עובדים עם חלק ממכשירי המדע-בדיוני שבמעבדה, כולל ביו-מנוע דמוי תנור (חממו מראש ל 37 מעלות) ומכונה ש"מדפיסה" רקמה אנושית.
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
זהו למעשה ציור
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
שתלוי בספריית Countway בביה"ס לרפואה של הרווארד
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
והוא מראה את הפעם הראשונה בה הושתל איבר
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
בחזית, אתם רואים, למעשה, את ג'ו מאריי
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
מכין את החולה להשתלה
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
כשמאחור ניתן לראות את הארטוול האריסון
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
ראש מחלקת אורולוגיה בהרווארד
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
ממש 'קוצר' את הכליה
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
הכליה אכן היתה האיבר הראשון
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
שאי פעם הושתל באדם
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
זה היה אז ב 1954.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
לפני 55 שנה
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
הם עדיין התמודדו עם הרבה מאותם אתגרים
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
של כמה עשורים אחורה
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
בהחלט היתה התקדמות רבה, חיים רבים ניצלו.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
אבל יש לנו מחסור גדול באיברים.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
בעשור האחרון מספר החולים
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
המחכים להשתלה הוכפל
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
כשבאותו הזמן מספר ההשתלות למעשה
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
נשאר כמעט זהה.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
חלק גדול מזה קשור להזדקנות האוכלוסיה שלנו
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
אנחנו פשוט מזדקנים
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
הרפואה עושה עבודה טובה יותר
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
בלשמור אותנו חיים.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
אבל כשאנחנו מזדקנים, האיברים שלו נוטים להיכשל יותר
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
אז זה אתגר.
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
לא רק לאיברים אלא גם לרקמות.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
לנסות להחליף לבלב,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
לנסות להחליף עצבים שיכולים לעזור לנו עם פרקינסון.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
אלה נושאים מרכזיים.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
זה למעשה נתון מדהים ביותר
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
כל שלושים שניות
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
חולה נפטר ממחלות
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
שיכולות היו להיות מטופלות בעזרת חידוש רקמות או החלפתן.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
אז, מה אפשר לעשות בנוגע לזה?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
דיברנו הערב על תאי גזע.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
זו דרך לעשות את זה.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
אבל יש עדיין הרבה להתקדם כדי להכניס תאי גזע לתוך חולים
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
מבחינת ריפוי ממשי לאיברים.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
אם הגוף שלנו היה יכול להתחדש זה היה מעולה, נכון?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
יכול היה להיות מעולה אם היינו יכולים פשוט לרתום את הכוח
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
של הגוף שלנו, כדי לרפא את עצמנו ממש?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
זה לא רעיון כזה זר, למעשה.
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
זה קורה על כדור הארץ כל יום
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
זו תמונה של סלמנדרה
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
לסלמנדרות יש יכולת מדהימה להתחדש
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
אפשר לראות כאן סרטון קצר
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
זוהי למעשה פציעה בגפה של הסלמנדרה הזו
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
וזהו צילום אמיתי
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
צילום מתוזמן, מראה איך הגפה מתחדשת
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
לאורך מספר ימים.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
אפשר לראות את הצלקת נוצרת
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
ומהצלקת הזו בסופו של דבר גדלה
02:46
a new limb.
53
151000
2000
גפה חדשה.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
אז, סלמנדרות יכולות לעשות את זה.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
למה אנחנו לא? למה בני אדם לא יכולים להתחדש?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
למעשה, אנחנו כן יכולים להתחדש.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
לגוף שלנו יש איברים רבים
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
ולכל איבר בגוף שלנו
03:03
has a cell population
59
168000
2000
יש אוכלוסיית תאים
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
שמוכנה לפעולה בזמן פציעה. זה קורה כל יום.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
כשגדלים, כשמזדקנים,
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
העצמות שלנו מתחדשות מדי עשר שנים.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
העור שלנו מתחדש כל שבועיים.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
אז הגוף שלנו מתחדש כל הזמן.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
האתגר מגיע כשיש פציעה.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
בזמן פציעה או מחלה,
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
התגובה הראשונה של הגוף
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
היא לאטום את עצמו משאר הגוף.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
למעשה הוא רוצה להילחם בזיהום,
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
ולאטום את עצמו, בין אם אלו איברים בתוך הגוף שלנו
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
או העור שלנו, התגובה הראשונה
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
היא רקמת צלקת שנכנסת לפעולה
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
לאטום את עצמה כלפי חוץ.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
אז איך אפשר לרתום את הכוח הזה?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
אחת הדרכים שבה אנחנו עושים זאת
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
היא למעשה שימוש בביו-חומרים חכמים.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
איך זה עובד? טוב, בצד שמאל כאן
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
ניתן לראות שופכה שנפגעה.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
זו התעלה שמחברת בין שלפוחית השתן אל מחוץ לגוף.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
ואתם רואים שהיא פגועה.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
למעשה גילינו שניתן להשתמש בביו-חומרים החכמים האלה,
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
שאפשר להשתמש בהם ממש כמו גשר.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
אם אתם בונים את הגשר הזה, וסוגרים אותו
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
מהסביבה החיצונית,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
אז אפשר ליצור את הגשר הזה, ותאים
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
שמתחדשים בגוף שלנו,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
יכולים אז לחצות את הגשר, ולעבור בדרך הזו.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
זה בדיוק מה שאתם רואים כאן.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
זה למעשה ביו-חומר חכם
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
שהשתמשנו בו, כדי לטפל בחולה הזה.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
זו היתה שופכה פגועה בצד שמאל.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
השתמשנו בביו-חומר שבאמצע
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
ואז, ששה חודשים לאחר מכן בצד ימין
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
רואים את השופכה המחודשת
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
מסתבר שהגוף שלנו יכול להתחדש,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
אבל רק למרחקים קצרים.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
המרחק המירבי היעיל להתחדשות
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
הוא רק כסנטימטר אחד
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
אז אנחנו יכולים להשתמש בביו-חומרים החכמים האלה
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
אבל רק לאורך סנטימטר אחד בערך
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
לגשר על הפערים האלה.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
אז אנחנו כן מתחדשים, רק למרחקים מוגבלים.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
מה אנחנו עושים עכשיו,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
אם יש פציעה באיברים גדולים יותר?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
מה עושים כשיש פציעות
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
במבנים שהם הרבה יותר גדולים
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
מסנטימטר אחד?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
אז אנחנו יכולים להתחיל להשתמש בתאים.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
כאן האסטרטגיה היא, אם חולה מגיע אלינו
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
עם איבר חולה או פגוע,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
אפשר לקחת פיסת רקמה מאד קטנה מהאיבר הזה,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
פחות מחצי הגודל של בול דואר,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
ואז אפשר להפריד את הרקמה לחלקים,
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
ולבחון את המרכיבים הבסיסיים שלה,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
התאים של החולה עצמו,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
מוציאים את התאים האלה,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
מגדלים ומרחיבים את התאים האלה מחוץ לגוף בכמויות גדולות,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
ואז אנחנו משתמשים בחומרי שלד ('פיגומים').
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
לעין בלתי-מזויינת הם נראים כמו חלק מהחולצה
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
או הטישירט שלכם, אבל למעשה
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
החומרים האלה די מורכבים
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
והם מתוכננים להתמוסס כשהם בתוך הגוף
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
זה מתפרק לאחר כמה חודשים
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
זה מתפקד רק ככלי להעברת תאים.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
זה מביא את התאים לתוך הגוף. זה מאפשר
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
לתאים ליצור רקמה חדשה
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
וכשהרקמה מחודשת הפיגומים נעלמים.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
וזה מה שעשינו עם פיסת השריר הזו.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
כאן ממש רואים חתיכת שריר ואין שאנחנו עוברים
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
דרך המבנים כדי להנדס את השריר ממש
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
אנחנו לוקחים את התאים, אנחנו מרחיבים אותם,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
אנחנו שמים את התאים על הפיגומים,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
וממקמים את הפיגומים חזרה בתוך החולה.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
למעשה, לפני שמחזירים את הפיגומים לתוך החולה,
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
אנחנו עושים לזה תרגילים.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
אנחנו רוצים לוודא שאנחנו מחנכים
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
את השריר, כך שיידע מה לעשות
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
כשאנחנו מכניסים את זה לתוך החולה
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
זה מה שאתם רואים כאן. אתם רואים
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
את ביו-מנוע השרירים הזה
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
מתרגל את השריר הלוך וחזור.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
אוקיי. אלה מבנים שטוחים שאנחנו רואים כאן,
06:49
the muscle.
143
394000
2000
השריר.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
מה עם מבנים אחרים?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
זהו למעשה כלי דם מהונדס.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
דומה מאד למה שעשינו עכשיו, אבל קצת יותר מורכב.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
כאן לוקחים שלד,
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
ואנחנו -- שלד יכול להיות כמו פיסת נייר כאן.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
ואז אנחנו יכולים ליצור צינור מהשלד הזה
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
ומה שאנחנו עושים, כדי ליצור כלי דם, הוא אותה אסטרטגיה.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
כלי דם מורכב משני סוגי תאים.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
אנחנו לוקחים תאי שריר, מדביקים,
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
או מצפים את הצד החיצוני עם תאי שריר כאלה,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
מאד דומה לאפיית עוגת שכבות, אם תרצו.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
שמים את תאי השריר מבחוץ.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
מצפים מבפנים עם תאי כלי הדם
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
ועכשיו יש לכם את השלד המלא.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
אתם שמים את זה במתקן דמוי התנור הזה
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
יש לו אותם תנאים כמו בגוף האדם,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 מעלות צלזיוס,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 אחוז חמצן.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
אז מתרגלים את זה, כמו מה שראיתם בסרט ההוא.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
ומצד ימין ממש רואים עורק קרוטידי שהונדס.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
זה למעשה עורק שמגיע מהצוואר למוח
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
וזה צילום רנטגן המראה
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
את כלי הדם המזרים והמתפקד.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
מבנים מורכבים יותר
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
כמו כלי דם, שופכות, שהראיתי לכם,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
הם בהחלט מורכבים יותר
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
כי מכניסים לעניין שני סוגי תאים.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
אבל הם מתפקדים בעיקר כמוליכים.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
מאפשרים לנוזל או אוויר לעבור דרכם
08:11
at steady states.
173
476000
2000
במצבים יציבים.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
הם לא מורכבים כמו איברים חלולים.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
איברים חלולים הם בעלי מורכבות מסדר גדול יותר,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
כי דורשים מהאיברים האלה לפעול לפי דרישה.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
אז, השלפוחית היא איבר כזה.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
אותה אסטרטגיה, לוקחים פיסה קטנה מאד של השלפוחית,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
פחות מגודל של חצי בול דואר.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
אז מפרידים את הרקמה
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
לשני סוגי התאים המרכיבים אותה
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
שריר, ותאי שלפוחית ייעודיים.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
אנחנו מגדלים את התאים מחוץ לגוף בכמויות גדולות.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
לוקח בערך ארבעה שבועות לגדל את התאים האלה מהאיבר.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
אז לוקחים שלד שעשינו בצורת שלפוחית
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
מצפים את הפנים בתאי שלפוחית
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
מצפים את החוץ בתאי השריר האלה
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
ומכניסים למכשיר דמוי-התנור.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
מזמן שלוקחים את פיסת הרקמה הזו, ששה עד שמונה שבועות אחרי כן
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
אפשר לשים את האיבר חזרה ישר לתוך החולה.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
זה מראה למעשה את השלד
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
החומר ממש מכוסה בתאים.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
כשעשינו את הניסוי הקליני הראשון לחולים האלה
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
ממש יצרנו שלד ייחודי עבור כל חולה
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
הבאנו חולים
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
ששה עד שמונה שבועות לפני הניתוח המתוכנן, צילמנו ברנטגן
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
ויצרנו שלד ייחודי למידות של החולה הזה
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
חלל האגן
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
לשלב השני של הניסויים
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
היו לנו רק גדלים שונים, סמול, מדיום, לארג', ואקסטרה לארג'.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(צחוק)
09:32
It's true.
202
557000
2000
זה נכון.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
ואני בטוח שכולם פה רצו אקסטרה לארג', נכון?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(צחוק)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
אז, שלפוחיות הן בהחלט מורכבות קצת יותר
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
מהמבנים האחרים.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
אבל יש איברים חלולים אחרים שהוסיפו עוד מורכבות.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
זה מסתם לב, שאנחנו הינדסנו.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
והדרך בה מהנדסים את מסתם הלב הזה הוא באותה אסטרטגיה.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
אנחנו לוקחים את השלד, זורעים בו תאים,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
ואתם יכולים לראות כאן, את עלעלי המסתם נפתחים ונסגרים
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
אנחנו מתרגלים אותם לפני ההשתלה.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
אותה אסטרטגיה.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
והכי מורכבים הם האיברים המוצקים.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
איברים מוצקים, הם הכי מורכבים
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
כי משתמשים בהרבה יותר תאים לסנטימטר.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
זה איבר מוצק פשוט כמו האוזן.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
עכשיו זורעים בו סחוס.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
זה המתקן דמוי התנור;
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
ברגע שזה מצופה זה ממוקם בפנים
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
ואז מספר שבועות לאחר מכן אפשר להוציא את שלד הסחוס.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
אלו אצבעות שאנחנו מהנדסים.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
אלה נעשות בשכבות, כל פעם שכבה.
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
בתחילה העצם, אנחנו ממלאים את הרווחים בסחוס.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
אז אנחנו מתחילים להוסיף מעל את השריר.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
ומתחילים להוסיף שכבות למבנים המוצקים האלה.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
שוב, איברים יחסית מורכבים יותר.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
אבל האיברים המוצקים המורכבים ביותר
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
הם למעשה אלה שמחוברים אליהם כלי דם רבים
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
אספקת דם עם כלי דם רבים,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
איברים כמו הלב,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
הכבד, הכליות,
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
זו למעשה דוגמה -- מספר אסטרטגיות
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
להנדס איברים מוצקים.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
זו למעשה אחת מהאסטרטגיות. אנחנו משתמשים במדפסת.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
ובמקום להשתמש בדיו, אנחנו משתמשים -- בדיוק ראיתם מחסנית של הזרקת דיו --
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
אנחנו פשוט משתמשים בתאים.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
זו למעשה מדפסת שולחנית רגילה.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
היא ממש מדפיסה את הלב בן שני החדרים הזה
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
שכבה אחת כל פעם.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
אפשר לראות כאם את הלב יוצא. לוקח בערך 40 דקות להדפיס
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
ובערך ארבע עד שש שעות אחרי כן
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
אפשר לראות את תאי השריר מתכווצים.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(מחיאות כפיים)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
הטכנולוגיה פותחה ע"י טאו ז'ו, שעבד במכון שלנו
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
וזה עדיין למעשה, מן הסתם, ניסיוני.
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
לא לשימוש בחולים.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
עוד אסטרטגיה בה השתמשנו
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
היא להשתמש למעשה באיברים חסרי תאים.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
אנחנו לוקחים איברים שנתרמו,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
איברים שנזרקו,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
ואז אנחנו יכולים להשתמש בחומרי ניקוי עדינים
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
להוציא את התאים מתוך האיברים האלה.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
אז לדוגמה, מצד שמאל,
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
למעלה, אתם רואים כבד.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
אנחנו ממש לוקחים את הכבד שנתרם,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
משתמשים בחומרי ניקוי עדינים,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
ואנחנו, באמצעות חומרי הניקוי העדינים האלה לוקחים את כל התאים
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
אל מחוץ לכבד.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
שבועיים לאחר מכן, אנחנו יכולים להרים את האיבר הזה,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
הוא מרגיש כמו כבד,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
אפשר להחזיק אותו כמו כבד,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
הוא נראה כמו כבד, אבל אין לו תאים.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
כל מה שנותר לנו
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
הוא השלד, אם תרצו, של הכבד.
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
עשוי כולו מקולאגן,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
חומר שנמצא בגוף שלנו, שלא יידחה.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
אפשר להשתמש בו מחולה לחולה.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
אנחנו אז לוקחים את המבנה הזה של כלי הדם
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
ואנחנו יכולים להוכיח שאנחנו משמרים את הספקת הדם.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
אתם יכולים לראות, זו למעשה פלואורוסקופיה (הדמיית רנטגן).
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
אנחנו מזריקים חומר ניגודי לתוך האיבר.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
עכשיו אתם רואים אותו מתחיל. אנחנו מזריקים את החומר לתוך האיבר
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
לתוך הכבד חסר התאים הזה.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
ואפשר לראות את התפצלות כלי הדם שנשארים מחוברים.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
אז אנחנו לוקחים את התאים, את תאי כלי הדם,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
אנחנו מרססים את ה'עץ' של כלי הדם
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
עם התאים של החולה עצמו.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
אנחנו מרססים את הכבד מבחוץ
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
עם תאי הכבד של החולה עצמו.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
ואנחנו יכולים ליצור כבדים מתפקדים.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
וזה למעשה מה שאתם רואים.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
זה עדיין ניסיוני. אבל אנחנו יכולים ממש לשכפל את התפקוד
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
של מבנה הכבד, בצורה ניסיונית.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
לכלייה,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
כמו שדיברתי איתכם על הציור הראשון שראיתם,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
השקופית הראשונה שהראיתי לכם,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
90 אחוז מהחולים ברשימת ההשתלות
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
מחכים לכליה, 90 אחוז.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
אז עוד אסטרטגיה שבה אנחנו משתמשים
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
היא ליצור וופלים
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
שאנחנו עורמים ביחד, כמו אקורדיון, אם תרצו.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
אז אנחנו עורמים ביחד את הוופלים האלה, תוך שימוש בתאי הכליה
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
ואז אפשר לראות את הכליות הממוזערות שהינדסנו.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
הם ממש מייצרות שתן.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
שוב, מבנים קטנים, האתגר שלנו הוא איך לעשות אותם גדולים,
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
וזה משהו שאנחנו עובדים עליו
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
במכון כעת.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
אם כן, אחד מהדברים שרציתי לסכם עבורכם הוא
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
הוא באיזו אסטרטגיה אנחנו מתכוונים להשתמש ברפואה התחדשותית
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
אם בכלל יתאפשר
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
מאד היינו רוצים להשתמש בביו-חומרים חכמים
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
שפשוט נוכל לקחת מהמדף
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
ולחדש את האיברים שלכם.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
אנחנו מוגבלים במרחקים כרגע,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
אבל היעד שלנו לאורך זמן הוא להגדיל את המרחקים האלה
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
אם לא נוכל להשתמש בביו-חומרים חכמים,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
אז נעדיף להשתמש בתאים שלכם עצמם.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
למה? כי הם לא יידחו.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
אנחנו יכולים לקחת מכם תאים,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
ליצור את המבנה, לשים אותו חזרה אצלכם, והם לא יידחו.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
ואם אפשרי, היינו רוצים להשתמש בתאים מהאיברים הספציפיים שלכם.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
אם אתם סובלים מקנה נשימה פגוע,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
נרצה לקחת תאים מהקנה שלכם.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
אם אתם סובלים מלבלב פגוע
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
נרצה לקחת תאים מהאיבר הזה.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
למה? כי אנחנו מעדיפים לקחת את התאים האלה
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
שכבר יודעים שהם סוגי התאים שאנחנו רוצים
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
תא מקנה הנשימה כבר יודע שהוא תא קנה נשימה.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
אנחנו לא צריכים ללמד אותו להפוך לסוג תא אחר.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
אז אנחנו מעדיפים תאים ייעודיים של אותו איבר.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
והיום אנחנו יכולים להשיג תאים כמעט מכל איבר בגוף
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
למעט כמה שעבורם אנחנו עדיין צריכים תאי גזע,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
כמו לב, כבד, עצבים ולבלב.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
ועבור אלה אנחנו עדיין צריכים תאי גזע.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
אם אנחנו לא יכולים להשתמש בתאי גזע מהגוף שלכם
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
אז נרצה להשתמש בתאי גזע שנתרמו.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
ואנחנו מעדיפים תאים שלא יידחו
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
ולא ייצרו גידולים.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
ואנחנו עובדים המון עם תאי הגזע
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
שעליהם פרסמנו לפני שנתיים,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
תאי גזע ממי השפיר,
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
ומהשליה, שלהם יש את התכונות האלה.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
אז, בנקודה זו, אני רוצה לומר לכם
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
שחלק מהאתגרים המרכזיים שיש לנו
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
אתם יודעים, הרגע הראיתי לכם את המצגת הזו, הכל נראה כל כך טוב,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
הכל עובד. למעשה, לא ממש.
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
הטכנולוגיות האלה הן ממש לא קלות.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
חלק מהעבודה שראיתם היום
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
בוצעה ע"י למעלה מ 700 חוקרים
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
במכון שלנו לאורך תקופה של עשרים שנה.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
אז אלו טכנולוגיות קשות מאד.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
ברגע שמוצאים את הנוסחה המתאימה אפשר לחזור על זה
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
אבל מאד קשה להגיע לזה.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
אז אני תמיד אוהב להראות את הקומיקס הבא.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
כך עוצרים מרכבה בורחת
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
ושם רואים את נהג המרכבה,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
והוא הולך, בפאנל העליון,
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
הולך ל A, B, C, D, E, F
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
ולבסוף עוצר את המרכבה הבורחת.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
ואלה בדרך כלל המדענים הרגילים,
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
הפאנל התחתון הוא בדרך כלל המנתחים.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(צחוק)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
אני מנתח אז זה לא כזה מצחיק.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(צחוק)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
אבל למעשה שיטה א' היא הגישה הנכונה
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
וכוונתי בזה היא שכל פעם ששלחנו אחת מהטכנולוגיות האלה
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
למרפאה,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
ווידאנו היטב שאנחנו עושים כל מה שאפשר
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
במעבדה לפני שבכלל
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
שולחים את הטכנולוגיות האלה לחולים.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
וכשאנחנו שולחים טכנולוגיות כאלה לחולים
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
אנחנו רוצים לוודא שאנחנו שואלים את עצמנו שאלה קשה מאד.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
האם אנחנו מוכנים לשתול את זה במישהו אהוב לנו, הילד שלנו,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
חבר המשפחה שלנו, ואז אנחנו ממשיכים.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
כי היעד העיקרי שלנו, כמובן,
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
הוא ראשית, לא לגרום נזק.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
אני עומד להראות לכם עכשיו סרטון קצר מאד,
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
סרטון בן חמש שניות של חולה
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
שקיבלה אחד מהאיברים המהונדסים.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
התחלנו לשתול חלק מהמבנים האלה
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
לפני יותר מ 14 שנים.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
אז יש לנו עכשיו חולים שמסתובבים עם איברים,
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
איברים מהונדסים, מעל עשר שנים.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
אני עומד להראות סרטון של גברת צעירה.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
היתה לה שדרה שסועה, פגיעה מולדת בעמוד השדרה.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
לא היתה לה שלפוחית רגילה. זהו קטע מ CNN:
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
אנחנו מדברים על חמש שניות.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
זה מקטע שסאנג'יי גופטה טיפל בו למעשה
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
וידאו: קייטלין מ.: אני שמחה. תמיד פחדתי
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
שתהיה לי תאונה, או משהו כזה.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
ועכשיו אני פשוט יכולה ללכת
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
ולצאת עם חברים שלי,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
לעשות מה שאני רוצה.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
אנתוני אטאלה: ובכן, בסוף היום, ההבטחה של רפואה התחדשותית
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
היא הבטחה אחת.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
וזה מאד מאד פשוט,
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
להבריא את החולים שלנו.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
תודה על תשומת לבכם.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(מחיאות כפיים)
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