TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Anthony Atala opowiada o hodowaniu narządów
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
W swoim nowoczesnym laboratorium Anthony Atala tworzy ludzkie narządy, od mięśni i naczyń krwionośnych do pęcherzy moczowych. Na forum TEDMED pokazuje jak jego bioinżynierowie pracują nad nimi używając takich wynalazków jak przypominający piekarnik bioreaktor czy maszynę, która "drukuje" ludzkie tkanki.
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
Ten obraz wisi w
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
Bibliotece Countway'a w Harvard Medical School
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
i przedstawia pierwszą w historii transplantację organów.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
Na pierwszym planie znajduje się Joe Muray
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
przygotowujący pacjenta do zabiegu,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
podczas gdy z tyłu Hartwell Harrison,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
ordynator urologii na Harvardzie
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
pobiera nerkę.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
To właśnie nerka była pierwszym narządem,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
który przeszczepiono u człowieka.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
To wszystko działo się w roku 1954,
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
55 lat temu.
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
A mimo to nadal zmagamy się z tymi samymi problemami
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
co dziesiątki lat temu.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Oczywiście od tego czasu nauka dokonała postępu i uratowano wielu ludzi,
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
ale nadal brakuje organów do przeszczepu.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
W ciągu ostatniej dekady liczba pacjentów
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
oczekujących na przeszczep podwoiła się,
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
podczas gdy liczba wykonanych operacji
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
pozostała niezmieniona.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Ma na to wpływ nasza starzejąca się populacja.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
Starzejemy się,
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
a medycyna staje się coraz lepsza w
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
podtrzymywanie nas przy życiu.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Ale z upływem lat nasze narządy zaczynają odmawiać posłuszeństwa.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Jest to wyzwanie,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
nie tylko dla narządów, ale również dla tkanek.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
Wymienienie trzustki
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
czy nerwów, które mogą pomóc w walce z chorobą Parkinson'a
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
to jedne z ważniejszych zagadnień.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Wiąże się z tym szokująca statystyka -
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
co 30 sekund
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
umiera pacjent,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
którego mogła uratować regeneracja lub przeszczep tkanek.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Co można zrobić w tej sprawie?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Jednym ze sposobów są wspomniane
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
już dzisiaj komórki macierzyste.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Ale minie jeszcze dużo czasu zanim będzie je można wszczepić pacjentowi
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
i wykorzystać jako realną terapię.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Czyż nie byłoby wspaniałe, gdyby nasze ciała potrafiły się regenerować?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Gdybyśmy mogli zmusić nasze ciało,
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
żeby się samo wyleczyło?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Nie jest to aż tak nierealne, w końcu
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
ma to miejsce każdego dnia.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
To zdjęcie przedstawia salamandrę,
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
która ma niesamowitą zdolność do regeneracji.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Ten krótki film przedstawia
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
uraz kończyny u salamandry.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
Film ten, zrobiony metodą
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
zdjęć poklatkowych, pokazuje jak kończyna się regeneruje
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
w ciągu kilku dni.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Widzicie formowanie blizny,
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
z której następnie
02:46
a new limb.
53
151000
2000
wyrasta nowa kończyna.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Skoro salamandry tak potrafią
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
to dlaczego my nie? Czemu ludzie nie potrafią się zregenerować?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
Tak naprawdę potrafimy.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
Nasze ciała składają się z wielu narządów,
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
a każdy narząd posiada
03:03
has a cell population
59
168000
2000
populację komórek,
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
które przejmą kontrolę w razie zranienia. Zdarza się to każdego dnia.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
Z każdym dniem jesteśmy coraz starsi.
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
Nasze kości regenerują się co 10 lat,
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
a skóra co 2 tygodnie.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
A więc nasze ciało cały czas się regeneruje.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Wyzwanie pojawia się dopiero wtedy, gdy nastąpi jakieś obrażenie.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
Kiedy się zranimy czy zachorujemy
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
pierwszą reakcją naszego organizmu
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
jest zamknięcie dostępu do reszty ciała.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
Chce on zwalczyć infekcję i odciąć się od świata zewnętrznego.
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
Zarówno w przypadku narządów wewnętrznych,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
jak i skóry, do akcji jako pierwsza
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
wkracza tkanka bliznowata,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
która ma za zadanie odgrodzić organizm od środowiska zewnętrznego.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
A więc jak możemy wykorzystać tą zdolność?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Jednym ze sposobów
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
jest użycie inteligentnych biomateriałow.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Jak one działają? Po lewej stronie
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
widzą Państwo uszkodzoną cewkę moczową,
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
czyli kanał który odprowadza mocz na zewnątrz organizmu.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Jak Państwo widzą jest uszkodzona.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
Odkryliśmy, że można użyć inteligentnych biomateriałów
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
jako pomostu.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Jeśli stworzy się taki pomost i odizoluje
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
od środowiska zewnętrznego
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
to komórki,
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
które odpowiadają za regenerację w organizmie
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
używając tego mostu połączą uszkodzone części.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
To właśnie miało miejsce w tym przypadku.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Faktycznie użyliśmy inteligentnego biomateriału
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
żeby wyleczyć pacjenta.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Po lewej znajduje się uszkodzona cewka moczowa,
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
w środku biomateriał, którego użyliśmy
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
a po prawej widzimy zrekonstruowaną
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
cewkę sześć miesięcy później.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Okazuje się, że nasze ciało potrafi się regenerować,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
ale tylko w niewielkim stopniu.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Maksymalnie potrafimy efektywnie odtworzyć
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
odcinek tkanki o długości jednego centymetra.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
A więc możemy używać biomateriałów
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
ale tylko do pokonania
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
tych jednocentymetrowych przerw.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
A więc regenerujemy się, ale w ograniczonym stopniu.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
A co jeżeli nastąpi
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
uszkodzenie większego narządu?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Co zrobić w przypadku ran
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
struktur większych
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
od jednego centymetra?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Wtedy możemy użyć komórek.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
W tym przypadku, jeżeli mamy pacjenta
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
z chorym lub uszkodzonym narządem
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
pobieramy kawałek tkanki z tego organu,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
wielkością odpowiadający połowie znaczka pocztowego.
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
Rozkładamy tą tkankę
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
na części pierwsze,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
czyli komórki pacjenta,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
które oddzielamy,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
hodujemy i zwiększamy ich liczbę, poza ciałem.
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
Następnie używamy materiału, który posłuży nam za szkielet.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Na oko wygląda on jak kawałek bluzki
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
czy koszuli, ale tak naprawdę
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
materiał ten jest bardzo złożony
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
i zaprojektowany, żeby po kilku miesiącach
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
rozłożyć się w organizmie.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Służy on tylko jako środek transportu dla komórek,
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
wprowadzając je do ciała. Umożliwia
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
komórkom zregenerowanie tkanek
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
a kiedy to już nastąpi rozkłada się.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Tak właśnie postąpiliśmy w przypadku tego mięśnia.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Widzicie państwo proces
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
tworzenia mięśnia.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Pomnażamy komórki,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
umieszczamy je na szkielecie
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
i całość wszczepiamy pacjentowi.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Jednak jeszcze zanim to zrobimy
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
ćwiczymy mięsień.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Chcemy mieć pewność,
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
że będzie działał jak należy
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
kiedy już go wstawimy pacjentowi.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
To właśnie mogą Państwo tutaj zobaczyć.
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
Ten bioreaktor porusza mięśniami tam i z powrotem,
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
żeby je wyćwiczyć.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
No dobrze, ale to są tylko płaskie
06:49
the muscle.
143
394000
2000
struktury, takie jak mięśnie.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
A co z innymi?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Przedstawione tutaj naczynie krwionośne można stworzyć w
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
podobny sposób, ale jest to już trochę bardziej skomplikowane.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Z materiału szkieletowego, który w tym
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
przypadku traktujemy jak kartkę papieru,
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
robimy rurkę i
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
dalej postępujemy podobnie jak w przypadku mięśni.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Naczynia krwionośne składają się z dwóch rodzajów komórek -
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
komórek mięśniowych i komórek śródbłonka.
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
Dlatego z zewnątrz pokrywamy materiał
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
komórkami mięśniowymi,
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
a w środku komórkami śródbłonka.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Przypomina to trochę tworzenie piętrowego tortu.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
Kiedy już to wszystko zrobimy umieszczamy
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
kompletnie pokryty materiał w urządzeniu przypominającym piekarnik.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
Tak jak w ludzkim organizmie
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
panuje tam temperatura 37 stopni Celsjusza
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
i saturacja tlenem 95%.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Następnie ćwiczy się naczynie, tak jak to widać na nagraniu.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
Po prawej jest wyhodowana arteria szyjna
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
biegnąca na szyi do mózgu.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
Na tym zdjęciu rentgenowskim widać
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
drożne, w pełni działające naczynie krwionośne.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Organy takie jak
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
naczynia krwionośne czy cewka moczowa
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
są na pewno bardziej skomplikowane,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
ponieważ składają się z dwóch różnych rodzajów komórek.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Ale jednocześnie służą one głównie jako kanały
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
przewodzące płyny lub powietrze
08:11
at steady states.
173
476000
2000
w stanie stacjonarnym.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Nie są więc aż tak skomplikowane jak puste organy.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Złożoność takich organów wywodzi się z tego,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
że muszą działać na żądanie.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Przykładem jest pęcherz moczowy.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Znowu metoda jest ta sama. Pobieramy kawałek pęcherza
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
trochę mniejszy od znaczka pocztowego
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
i odseparowujemy z tkanki
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
jej dwa elementy, czyli
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
mięśnie i wyspecjalizowane komórki pęcherza.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Wyhodowanie dużej ilości komórek poza organizmem
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
zajmuje nam mniej więcej cztery tygodnie.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Po tym czasie pokrywamy ukształtowany na wzór pęcherza szkielet
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
komórkami nabłonka pęcherza wewnątrz
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
i komórkami mięśniowymi na zewnątrz.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Całość umieszczamy we wcześniej wspomnianym "piecyku".
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Sześć do ośmiu tygodni od pobrania tkanki
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
organ jest gotowy do umieszczenia w ciele pacjenta.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
To zdjęcie pokazuje jak
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
materiał jest pokrywany komórkami.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Podczas pierwszych badań klinicznych
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
dla każdego pacjenta tworzyliśmy materiał indywidualnie.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Wzywaliśmy do nas pacjentów
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
na sześć do ośmiu miesięcy przed zaplanowaną operacją, robiliśmy zdjęcia rentgenowskie
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
i na ich podstawie tworzyliśmy szkielet dopasowany do
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
rozmiaru jamy miednicy pacjenta.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
W drugiej fazie testów mieliśmy już tylko
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
różne rozmiary:mały, średni, duży i bardzo duży.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(Śmiech)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Naprawdę.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
Wszyscy tutaj pewnie chcieliby dostać bardzo duży, prawda?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(Śmiech)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Pęcherz moczowy jest bardziej skomplikowany
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
niż inne struktury.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Nadal są jednak jeszcze bardziej złożone narządy jamiste.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
To jest zastawka sercowa, którą wyhodowaliśmy.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
Używaliśmy tego samego sposobu, co przy poprzednich narządach -
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
pokryliśmy szkielet komórkami.
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
Jak widać na filmie płatki zastawki otwierają się i zamykają.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Dlatego tak jak przy innych ruchomych narządach musimy je
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
ćwiczyć przed wszczepieniem.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
Jeszcze wyższy stopień skomplikowania prezentują narządy miąższowe,
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
przy których trudność wynika z
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
większej liczby komórek na centymetr.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
To jest ucho, które jest prostym organem miąższowym.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
Tutaj jest pokrywane tkanką chrzęstną.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
To jest właśnie to podobne do pieca urządzenie
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
do którego wkładamy ucho, kiedy już zostanie całkowicie pokryte.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
Kilka tygodni później wyjmujemy szkielet.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Tutaj widzą Państwo palec, który stworzyliśmy.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Konstruowaliśmy go warstwa po warstwie.
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
Najpierw kości, następnie tkanka chrzęstna pomiędzy i
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
na samej górze mięśnie.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
Organy miąższowe trzeba konstruować warstwowo,
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
dlatego jest to tak skomplikowany proces.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
Największym wyzwaniem są jednak narządy,
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
które wymagają dużej ilości krwi i z tego powodu
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
są bardzo unaczynione.
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
Te organy to serce,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
wątroba czy nerki.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Jest kilka sposobów na
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
ich stworzenie.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
W jednym z nich używamy drukarki, ale
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
jak Państwo przed chwilą widzieli w kartridżu zamiast atramentu
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
znajdują się komórki.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Jest to najzwyklejsza biurkowa drukarka,
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
która warstwa po warstwie
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
drukuje dwukomorowe serce.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Wychodzi z niej serce. Jego wydrukowanie zajmuje około 40 minut,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
a już 4-6 godzin pózniej
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
jego mięśnie są w stanie się kurczyć.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(Oklaski)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Ta technologia została opracowana przez byłego pracownika naszego Instytutu, Tao Ju
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
i oczywiście nadal jest eksperymentalna,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
więc nie można jej jeszcze zastosować w leczeniu pacjentów.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Inny sposób, który opracowaliśmy to
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
użycie organów pozbawionych komórek.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Bierzemy organy do przeszczepu,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
które odrzucono
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
i za pomocą bardzo delikatnych płynów oczyszczających
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
wypłukujemy z nich wszystkie komórki.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Dla przykładu na górnym zdjęciu
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
po lewej stronie znajduje się wątrobę.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Nie nadawała się do przeszczepu, więc
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
używając płynów oczyszczających
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
usunęliśmy z niej
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
wszystkie komórki.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Dwa tygodnie pózniej otrzymujemy
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
coś co w dotyku
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
i z wyglądu przypomina
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
wątrobę, ale nie ma żadnych komórek.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Zostaje nam, że się tak wyrażę
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
szkielet wątroby.
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
Jest wykonany z kolagenu,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
a więc substancji, która ponieważ występuje w naszym organizmie nie zostanie odrzucona.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Możemy ten szkielet uzyskać od jednego pacjenta i użyć go u drugiego.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Dzięki tej naczyniowej strukturze
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
możemy utrzymać dopływ krwi przez naczynia krwionośne.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Zdjęcia poniżej przedstawiają fluoroskopię.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Do narządu wstrzyknięto płyn kontrastowy.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
To jest właśnie moment wstrzyknięcia.
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
Widzą Państwo, że w tej pozbawionej komórek wątrobie
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
drzewo naczyniowe pozostało nieuszkodzone.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
A więc przepuszczamy komórki naczyniowe
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
i naczyń krwionośnych pacjenta
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
przez drzewo naczyniowe.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Z zewnątrz rozprowadzamy
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
komórki wątroby.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
I w ten właśnie sposób
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
tworzymy działającą wątrobę.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Ta metoda jest nadal w fazie próbnej, ale byliśmy w stanie stworzyć
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
funkcjonalną wątrobę na potrzeby eksperymentu.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Teraz wróćmy do nerki
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
o której mówiłem na samym początku,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
przy okazji pierwszego slajdu.
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
Spośród pacjentów czekających na przeszczep
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
90% potrzebuje nowej nerki. Aż 90%.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Przy wytwarzaniu tego organu używamy jeszcze innej metody.
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
Tworzymy cienkie płytki
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
które układamy jedna na drugiej jak akordeon
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
i łączymy je ze sobą za pomocą komórek nerki.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
Powstają z nich te miniaturowe nerki, które widać na zdjęciach.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Są one w stanie wytwarzać mocz.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Znowu pojawia się tu problem związany z powiększeniem tych małych
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
struktur. Zajmujemy się jego rozwiązaniem
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
w Instytucie.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Jednym z tematów, który chciałbym Państwu przedstawić
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
jest strategia obrana przez nas w medycynie regeneratywnej.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
W miarę możliwości
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
chcielibyśmy używać
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
biomateriałów do
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
regeneracji organów.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
Póki co ograniczeniem, które planujemy pokonać są
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
niewielkie rozmiary tkanki, która jesteśmy w stanie zregenerować.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
W razie braku inteligentnych biomateriałów
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
uważamy za najlepsze rozwiązanie użycie własnych komórek pacjenta.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Dlaczego? Bo nie zostaną odrzucone.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Możemy pobrać komórki pacjenta,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
wyhodować narząd i umieścić go z powrotem mając pewność, że się przyjmie.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
Jeżeli to możliwe, to najlepiej używać komórek z konkretnych organów.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Jeżeli zgłasza się do nas pacjent z chorą
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
tchawicą to pobieramy je z tchawicy.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Z chorą trzustką -
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
pobieramy z trzustki.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Robimy tak ponieważ te komórki są już
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
odpowiednio wyspecjalizowane.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Komórka tchawicy zna swoje funkcje
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
i nie trzeba jej niczego uczyć.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Dlatego wolimy komórki z tych organów, które będziemy tworzyć.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
W dzisiejszych czasach możemy pobrać komórki z prawie każdego narządu,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
oprócz serca, wątroby, nerwów i trzustki.
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
Do tych narządów nadal potrzebujemy komórek macierzystych.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
Kiedy nie możemy ich
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
pobrać od pacjenta
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
używamy komórek dawcy.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
Najlepsze są komórki, które nie zostaną odrzucone
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
i nie spowodują guza.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Jak opublikowaliśmy dwa lata temu,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
tego typu komórki znajdują się w płynie
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
owodniowym oraz łożysku i
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
z dlatego z nimi pracujemy.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
Na koniec chciałbym przedstawić wyzwania
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
przed którymi stajemy.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Technologie, które państwu przedstawiłem
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
wyglądają obiecująco i wszystko w nich działa,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
ale wbrew pozorom osiągnięcie tego nie było łatwe.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Niektóre z przedstawionych prac wykonywane były
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
przez ponad 700 badaczy z naszego Instytutu
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
na przestrzeni 20 lat.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Jest to bardzo trudna dziedzina.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Kiedy już ma się opracowany sposób można go powielać,
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
ale samo dojście do odpowiedniej metody zajmuje dużo czasu.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Uważam, że ten komiks dobrze obrazuje tą sytuację.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Tytuł brzmi "Jak zatrzymać rozpędzony dyliżans?"
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Na górnym obrazku woźnica próbuje go zatrzymać
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
wykonując po kolei czynności od A do F.
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
Tak postępują naukowcy.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Natomiast rysunek na
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
dole obrazuje
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
metody chirurgów.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(Śmiech)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Sam jestem chirurgiem, więc proszę się tak nie śmiać.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(Śmiech)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Pierwsza metoda jest właściwym podejściem.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
Podczas naszych badań nad tymi technologiami
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
zawsze najpierw upewnialiśmy się
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
w laboratorium, że wszystko
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
działa jak należy,
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
a dopiero potem sprawdzaliśmy je na pacjentach.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
I nawet wtedy stawialiśmy sobie najpierw
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
bardzo ważne pytanie.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Czy zastosowalibyśmy je u własnego dziecka, współmałżonka, bliskiej nam osoby?
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
Dopiero kiedy odpowiedz jest pozytywna przeprowadzamy zabieg.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
W końcu najważniejszą zasadą lekarza jest
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
"przede wszystkim nie szkodzić".
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Zobaczą państwo za chwilę krótki,
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
5 sekundowy filmik przedstawiający
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
pacjentkę, która otrzymała stworzone przez nas organy.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Zaczęliśmy wszczepiać te struktury
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
ponad 14 lat temu
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
i teraz niektórzy z naszych pacjentów
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
żyją z nimi od 10 lat.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Ta młoda kobieta ma wadę rdzenia kręgowego
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
zwaną rozszczepem kręgosłupa,
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
z powodu której nie posiadała normalnego pęcherza.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Jest to 5 sekund z programu CNN,
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
którym zajmował się Sanjay Gupta.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Jestem bardzo szczęśliwa. Zawsze się bałam, że
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
będę miała jakiś wypadek poza domem.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
A teraz mogę wychodzić z przyjaciółmi,
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
gdziekolwiek chcę i
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
o nic się nie martwić.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Koniec końców w medycynie regeneracyjnej
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
składamy pacjentom tylko jedną,
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
prostą obietnicę -
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
że im pomożemy.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Dziękuję za uwagę.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(Oklaski)
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