TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
Ентоні Атала розповідає про вирощування органів
Filmed:
Readability: 4
1,913,459 views
У надсучасній лабораторії хірурга Ентоні Атали вирощуються людські органи – м'язи, судини, сечові міхури, і не тільки. На TEDMED він показує, як його біоінженери працюють із високотехнологічними пристроями, такими як біореактор-пічка та апарат, що «друкує» тканини.
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
Ця картина
00:18
that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
1
3000
3000
висить у бібліотеці ім. Каунтвея при Гарвардській медичній школі.
00:21
And it shows the first time an organ was ever transplanted.
2
6000
4000
На ній зображена перша в світі пересадка органа.
00:25
In the front, you see, actually, Joe Murray
3
10000
3000
На передньому плані ви бачите Джо Мюрея,
00:28
getting the patient ready for the transplant,
4
13000
2000
який готує пацієнта до трансплантації,
00:30
while in the back room you see Hartwell Harrison,
5
15000
2000
а на задньому плані Хартуел Харісон,
00:32
the Chief of Urology at Harvard,
6
17000
3000
завідувач відділу урології в Гарварді,
00:35
actually harvesting the kidney.
7
20000
2000
якраз вилучає нирку.
00:37
The kidney was indeed the first organ
8
22000
2000
Нирка – найперший орган,
00:39
ever to be transplanted to the human.
9
24000
2000
який пересадили людині.
00:41
That was back in 1954,
10
26000
3000
Це було в 1954 році.
00:44
55 years ago.
11
29000
2000
55 років тому.
00:46
Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
12
31000
3000
І на сьогодні в нас багато тих самих проблем,
00:49
as many decades ago.
13
34000
2000
як і багато десятків років тому.
00:51
Certainly many advances, many lives saved.
14
36000
3000
Звісно, відбувається прогрес, багато життів врятовано.
00:54
But we have a major shortage of organs.
15
39000
4000
Але органів катастрофічно не вистачає.
00:58
In the last decade the number of patients
16
43000
3000
За останні 10 років число пацієнтів, які стоять
01:01
waiting for a transplant has doubled.
17
46000
3000
на черзі до пересадки, збільшилося вдвічі.
01:04
While, at the same time, the actual number of transplants
18
49000
2000
Водночас кількість виконаних пересадок
01:06
has remained almost entirely flat.
19
51000
3000
фактично не змінилась.
01:09
That really has to do with our aging population.
20
54000
2000
Це пов'язано зі старінням населення.
01:11
We're just getting older.
21
56000
2000
Ми просто стали довше жити.
01:13
Medicine is doing a better job
22
58000
3000
Медицина вдосконалюється,
01:16
of keeping us alive.
23
61000
2000
і продовжує наше з вами життя.
01:18
But as we age, our organs tend to fail more.
24
63000
3000
Але з віком наші органи схильні відмовляти.
01:21
So, that's a challenge,
25
66000
2000
Так що це для нас виклик,
01:23
not just for organs but also for tissues.
26
68000
2000
не тільки щодо органів, а й щодо тканин.
01:25
Trying to replace pancreas,
27
70000
3000
Заміна підшлункової,
01:28
trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
28
73000
5000
заміна нервів, які допомагають боротися з Паркінсоном.
01:33
These are major issues.
29
78000
2000
Все це важливі теми.
01:35
This is actually a very stunning statistic.
30
80000
4000
Ось тут дуже цікава статистика.
01:39
Every 30 seconds
31
84000
2000
Що 30 секунд
01:41
a patient dies from diseases
32
86000
3000
пацієнт помирає від хвороби,
01:44
that could be treated with tissue regeneration or replacement.
33
89000
4000
яку можна було б вилікувати за допомогою відновлення чи заміни тканин.
01:48
So, what can we do about it?
34
93000
3000
Чим ми можемо допомогти?
01:51
We've talked about stem cells tonight.
35
96000
2000
Ми сьогодні вже говорили про стовбурові клітини.
01:53
That's a way to do it.
36
98000
2000
Це одна з можливостей.
01:55
But still ways to go to get stem cells into patients,
37
100000
5000
Але ми ще не вміємо переносити стовбурові клітини пацієнтам,
02:00
in terms of actual therapies for organs.
38
105000
3000
в плані справжньої терапії для органів.
02:03
Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
39
108000
3000
Чи не було б прекрасно, якби наш організм міг відновлюватися?
02:06
Wouldn't it be great if we could actually harness the power
40
111000
3000
Чи не було б чудово, якби ми могли використати силу
02:09
of our bodies, to actually heal ourselves?
41
114000
5000
нашого організму з метою лікування?
02:14
It's not really that foreign of a concept, actually;
42
119000
3000
Сама думка не така вже й незвичайна.
02:17
it happens on the Earth every day.
43
122000
4000
Цей процес щодня відбувається на Землі.
02:21
This is actually a picture of a salamander.
44
126000
3000
Це саламандра.
02:24
Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
45
129000
4000
Саламандра вміє дивовижним чином регенеруватися.
02:28
You see here a little video.
46
133000
2000
Тут ви бачите невеличке відео.
02:30
This is actually a limb injury in this salamander.
47
135000
4000
Це – травмована кінцівка саламандри.
02:34
And this is actually real photography,
48
139000
2000
Це справжні знімки,
02:36
timed photography, showing how that limb regenerates
49
141000
3000
серійна зйомка показує, як кінцівка відновлюється
02:39
in a period of days.
50
144000
2000
за декілька днів.
02:41
You see the scar form.
51
146000
2000
Утворюється шрам.
02:43
And that scar actually grows out
52
148000
3000
З цього шраму виростає
02:46
a new limb.
53
151000
2000
нова кінцівка.
02:48
So, salamanders can do it.
54
153000
2000
Так от, саламандрам це дано від природи.
02:50
Why can't we? Why can't humans regenerate?
55
155000
3000
Чому це не дано нам? Чому людина не вміє відновлюватися?
02:53
Actually, we can regenerate.
56
158000
4000
В принципі, ми вміємо відновлюватися.
02:57
Your body has many organs
57
162000
4000
В організмі багато органів,
03:01
and every single organ in your body
58
166000
2000
і кожен орган в організмі
03:03
has a cell population
59
168000
2000
має популяцію клітин,
03:05
that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
60
170000
5000
яка готова підключитися в момент виникнення травми. Це відбувається щодня.
03:10
As you age, as you get older.
61
175000
3000
З віком, коли ми старіємо,
03:13
Your bones regenerate every 10 years.
62
178000
3000
кістки відновлюються що 10 років.
03:16
Your skin regenerates every two weeks.
63
181000
3000
Шкіра відновлюється раз на два тижні.
03:19
So, your body is constantly regenerating.
64
184000
2000
Організм постійно відновлюється.
03:21
The challenge occurs when there is an injury.
65
186000
2000
Складність виникає у випадку травми.
03:23
At the time of injury or disease,
66
188000
3000
За наявності травми чи хвороби
03:26
the body's first reaction
67
191000
3000
перша реакція організму –
03:29
is to seal itself off from the rest of the body.
68
194000
3000
відгородитися від решти тіла.
03:32
It basically wants to fight off infection,
69
197000
2000
Він хоче боротися з інфекцією,
03:34
and seal itself, whether it's organs inside your body,
70
199000
4000
та ізолюється; не має значення, чи це органи всередині тіла,
03:38
or your skin, the first reaction
71
203000
3000
чи шкіра, перша реакція – це
03:41
is for scar tissue to move in,
72
206000
2000
утворення шрамової тканини,
03:43
to seal itself off from the outside.
73
208000
4000
задля ізоляції від зовнішніх впливів.
03:47
So, how can we harness that power?
74
212000
2000
Як нам використати цю здатність?
03:49
One of the ways that we do that
75
214000
2000
Одна з можливостей – це
03:51
is actually by using smart biomaterials.
76
216000
5000
використання розумних біоматеріалів.
03:56
How does this work? Well, on the left side here
77
221000
3000
Який тут принцип дії? Ось тут ліворуч
03:59
you see a urethra which was injured.
78
224000
2000
ви бачите пошкоджений сечівник.
04:01
This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
79
226000
4000
Це – канал, через який сеча виводиться з сечового міхура назовні.
04:05
And you see that it is injured.
80
230000
2000
Тут видно пошкодження.
04:07
We basically found out that you can use these smart biomaterials
81
232000
4000
Ми побачили, що можна використовувати ці розумні біоматеріали,
04:11
that you can actually use as a bridge.
82
236000
3000
їх можна використовувати як міст.
04:14
If you build that bridge, and you close off
83
239000
3000
Якщо побудувати такий міст і відгородити його
04:17
from the outside environment,
84
242000
2000
від зовнішнього середовища,
04:19
then you can create that bridge, and cells
85
244000
3000
то можна створити міст, а клітини
04:22
that regenerate in your body,
86
247000
2000
які відновлюються в організмі,
04:24
can then cross that bridge, and take that path.
87
249000
4000
можуть переходити через цей міст і йти цим шляхом.
04:28
That's exactly what you see here.
88
253000
2000
Якраз це ви тут і бачите.
04:30
It's actually a smart biomaterial
89
255000
2000
Цей розумний біоматеріал
04:32
that we used, to actually treat this patient.
90
257000
2000
ми застосували при лікуванні оцього пацієнта.
04:34
This was an injured urethra on the left side.
91
259000
3000
Зліва був пошкоджений сечівник.
04:37
We used that biomaterial in the middle.
92
262000
2000
Ми використали біоматеріал посередині.
04:39
And then, six months later on the right-hand side
93
264000
3000
А через шість місяців, праворуч,
04:42
you see this reengineered urethra.
94
267000
2000
ви бачите відбудований сечівник.
04:44
Turns out your body can regenerate,
95
269000
2000
Виявляється, що організм може відновлюватися,
04:46
but only for small distances.
96
271000
3000
але тільки на маленьких відрізках.
04:49
The maximum efficient distance for regeneration
97
274000
3000
Максимальна ефективна відстань для регенерації
04:52
is only about one centimeter.
98
277000
2000
становить лише десь 1 см.
04:54
So, we can use these smart biomaterials
99
279000
3000
Так що ми можемо застосовувати ці розумні біоматеріали,
04:57
but only for about one centimeter
100
282000
3000
але тільки для 1 см,
05:00
to bridge those gaps.
101
285000
2000
щоб закривати такі розриви.
05:02
So, we do regenerate, but for limited distances.
102
287000
3000
Тобто ми відновлюємо, але на обмеженій відстані.
05:05
What do we do now,
103
290000
2000
Як бути,
05:07
if you have injury for larger organs?
104
292000
3000
коли травмовані великі органи?
05:10
What do we do when we have injuries
105
295000
2000
Що робити, коли поранені
05:12
for structures which are much larger
106
297000
2000
структури, які набагато більші,
05:14
than one centimeter?
107
299000
2000
ніж 1 см?
05:16
Then we can start to use cells.
108
301000
3000
Ми тоді можемо почати використовувати клітини.
05:19
The strategy here, is if a patient comes in to us
109
304000
3000
Коли до нас приходить пацієнт
05:22
with a diseased or injured organ,
110
307000
2000
із хворим або травмованим органом,
05:24
you can take a very small piece of tissue from that organ,
111
309000
3000
можна взяти дуже маленьку частину тканини цього органа,
05:27
less than half the size of a postage stamp,
112
312000
3000
меншу, ніж половина поштової марки,
05:30
you can then tease that tissue apart,
113
315000
3000
можна розкласти цю тканину
05:33
and look at its basic components,
114
318000
2000
і дослідити її складові частини,
05:35
the patient's own cells,
115
320000
2000
власні клітини пацієнта,
05:37
you take those cells out,
116
322000
2000
ми ці клітини вилучаємо,
05:39
grow and expand those cells outside the body in large quantities,
117
324000
4000
розмножуємо та розширюємо їх поза тілом у великих кількостях,
05:43
and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
а тоді ми беремо основу.
05:46
To the naked eye they look like a piece of your blouse,
119
331000
3000
Для неозброєного ока вона виглядає, як клаптик від вашої блузки,
05:49
or your shirt, but actually
120
334000
2000
чи вашої сорочки, але насправді
05:51
these materials are fairly complex
121
336000
3000
це досить складний матеріал,
05:54
and they are designed to degrade once inside the body.
122
339000
3000
який розкладається при потраплянні в тіло.
05:57
It disintegrates a few months later.
123
342000
2000
За декілька місяців він розкладається.
05:59
It's acting only as a cell delivery vehicle.
124
344000
3000
Його використовують лише для перенесення клітин.
06:02
It's bringing the cells into the body. It's allowing
125
347000
2000
Він переносить клітини в організм. Він дозволяє
06:04
the cells to regenerate new tissue,
126
349000
2000
клітинам відновити тканину,
06:06
and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
127
351000
4000
і як тільки тканина відновиться, основа розсмоктується.
06:10
And that's what we did for this piece of muscle.
128
355000
3000
Це ми зробили з оцим шматком м'яза.
06:13
This is actually showing a piece of muscle and how we go through
129
358000
2000
Тут видно шматок м'яза і те, як ми поступово
06:15
the structures to actually engineer the muscle.
130
360000
3000
відтворюємо його будову.
06:18
We take the cells, we expand them,
131
363000
2000
Ми беремо клітини, розтягуємо їх,
06:20
we place the cells on the scaffold,
132
365000
2000
накладаємо клітини на основу,
06:22
and we then place the scaffold back into the patient.
133
367000
3000
а тоді імплантуємо основу назад пацієнтові.
06:25
But actually, before placing the scaffold into the patient,
134
370000
3000
Насправді перед імплантацією основи пацієнту
06:28
we actually exercise it.
135
373000
3000
ми її тренуємо.
06:31
We want to make sure that we condition
136
376000
2000
Ми налаштовуємо
06:33
this muscle, so that it knows what to do
137
378000
2000
цей м'яз, щоб він знав, що йому робити
06:35
once we put it into the patient.
138
380000
2000
після того, як ми його імплантуємо пацієнту.
06:37
That's what you're seeing here. You're seeing
139
382000
2000
Якраз це ви тут і бачите. Ви бачите,
06:39
this muscle bio-reactor
140
384000
2000
як цей м'язовий біореактор
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
тренує м'яз туди-сюди.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
Гаразд. Тут ми бачимо пласкі утворення –
06:49
the muscle.
143
394000
2000
наш м'яз.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
Як бути з іншими утвореннями?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
Тут ми маємо штучну кров'яну судину.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
Дуже подібно до того, що ми тільки що бачили, але трохи складніше.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
Тут ми беремо основу,
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
основа в цьому випадку може бути як аркуш паперу,
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
і згортаємо її в трубку.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
Для виготовлення кров'яної судини ми застосовуємо ту ж технологію.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
Судина складається з двох різних видів клітин.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
Ми беремо м'язові клітини, накладаємо їх,
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
«обшиваємо» ними поверхню,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
ніби смаруємо торт.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
Зовні накладаються м'язові клітини.
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
Зсередини накладаються судинні клітини.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
І ми отримуємо повністю готову основу.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
Все це ми кладемо в таку собі «пічку».
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
У ній такі ж умови, як і в організмі людини –
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
37 градусів,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
95 % кисню.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
Тоді ми тренуємо її, як ви бачили на відео.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
Праворуч ви бачите штучно відтворену сонну артерію.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
Ця артерія веде від шиї в мозок.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
Тут на рентгенівському знімку ви бачите
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
пацієнта з робочою судиною.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
Складні утворення,
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
такі як судини, сечівники, як я вам показував,
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
з ними однозначно складніше,
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
бо там ми маємо два різні види клітин.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
Але вони здебільшого виконують функцію провідників.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
Через них ми пропускаємо рідину чи повітря
08:11
at steady states.
173
476000
2000
у стабільному режимі.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
Вони далеко не такі складні як порожнисті органи.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
Порожнисті органи набагато складніші,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
тому що ми від них вимагаємо діяти за запитом.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
Таким органом є сечовий міхур.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
Тут ми також беремо маленьку частину сечового міхура,
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
меншу за половину поштової марки.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
Розкладаємо тканину
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
на окремі клітинні складові –
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
м'язові та спеціалізовані міхурові клітини.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
Ми розмножуємо ці клітини поза тілом.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
Вирощування клітин з органа займає чотири тижні.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
Тоді ми беремо основу, що має форму міхура.
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
Зсередини ми наносимо міхурові клітини.
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
А ззовні ми її обшиваємо м'язовими клітинами.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
Кладемо все це в «пічку».
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
Від моменту, коли забирається зразок, проходить 6-8 тижнів,
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
і орган можна імплантувати пацієнтові.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
Тут ви бачите основу.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
Матеріал покривається клітинами.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
Коли ми проводили наше перше клінічне випробування для цих пацієнтів,
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
то ми для кожного з них робили окрему основу.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
Ми скликали пацієнтів
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
6-8 тижнів до запланованої операції, зробили рентген,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
а тоді ми робили основу під кожного пацієнта залежно від
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
розміру тазової порожнини.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
На другому етапі випробувань
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
у нас уже просто були різні розміри – S, M, L та XL.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
(сміх)
09:32
It's true.
202
557000
2000
Серйозно.
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
Напевно, кожен із вас захотів би собі XL, правда?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
(сміх)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
Так от, міхурі вже складніші
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
за інші утворення.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
Але є інші порожнисті органи з додатковими складнощами.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
Це – серцевий клапан, який ми відтворили штучно.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
Ми його будували такимо ж чином.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
Беремо канву, заправляємо її клітинами,
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
і ви бачите, як відкриваються та закриваються стулки клапана.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
Перед пересадкою ми їх тренуємо.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
Все так само.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
Найскладнішими з усіх є цілісні органи.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
Цілісні органи більш складні,
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
тому що потрібно набагато більшу кількість клітин на сантиметр.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
Це простий цілісний орган – вухо.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
На нього наноситься хрящовина.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
Це – наша «пічка».
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
Після обробки його туди кладуть.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
Через декілька тижнів ми вже можемо забрати основу з хрящовиною.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
Тут ми будуємо пальці.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
Їх нарощують шар за шаром,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
спочатку – кістка, а порожнини ми заповнюємо хрящовиною.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
Тоді ми накладаємо м'язи.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
Ці цілісні структури будуються шар за шаром.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
Так що це вже складніші органи.
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
Але найскладнішими цілісними органами
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
є васкуляризовані органи,
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
де багато кровоносних судин,
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
такі органи, як серце,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
печінка, нирки.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
Тут ми бачимо приклад, є різні підходи
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
до вирощування цілісних органів.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
Це – один із них. Ми використовуємо принтер.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
Замість чорнила ми використовуємо – це був картридж струменевого принтера –
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
ми просто використовуємо клітини.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
Це – звичайний офісний принтер.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
Ми буквально «друкуємо» це двокамерне серце,
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
шар за шаром.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
Ви бачите, як формується серце. Воно друкується 40 хвилин,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
а через 4-6 годин
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
ви бачите, як м'язові клітини скорочуються.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
(оплески)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
Цю технологію розробив Тао Жу, який працював у нашому інституті.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
Все це, звичайно, поки що експерименти,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
не для застосування на пацієнтах.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
Ще одна технологія, яку ми застосовуємо,
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
це – використання знеклітнених органів.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
Ми беремо донорські органи,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
органи, які викидаються,
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
та обробляємо їх дуже м'якими миючими засобами,
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
щоб вимити з цих органів усі клітинні елементи.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
Таким чином, наприклад, ліворуч,
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
зверху, ви бачите печінку.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
Ми беремо донорську печінку,
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
дуже м'які миючі розчини,
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
і таким чином вимиваємо всі клітини
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
з печінки.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
Через 2 тижні, ми можемо взяти цей орган в руки,
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
на дотик він – як справжня печінка,
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
ми можемо тримати його в руках, як печінку,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
він виглядає як печінка, але він не має клітин.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
Все, що від неї залишається,
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
це такий собі «скелет» печінки,
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
який повністю складається з колагену,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
матеріалу, який присутній в організмі, який не буде відторгнений.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
Ми можемо використовувати його від пацієнта до пацієнта.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
Тоді ми беремо цю судинну структуру
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
і ми можемо доказати, що ми зберігаємо кровопостачання.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
Ось тут видно, це флюороскопія.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
Ми вводимо в орган контрастну речовину.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
Тут видно початок. Ми вводимо контрастну речовину в орган,
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
в цю знеклітнену печінку.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
Тут видно, що судинне дерево залишається цілим.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
Тоді ми беремо ці судинні клітини,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
клітини судин, заливаємо судинне дерево
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
власними клітинами пацієнта.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
Ми заливаємо зовнішню поверхню печінки
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
печінковими клітинами пацієнта.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
Таким чином ми відтворюємо робочі печінки.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
Тут воно якраз показано.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
Це все ще експерименти. Але ми можемо відтворити функцію
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
печінки в експериментах.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
Щодо нирки,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
то, як я вже казав, коли показував першу картину,
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
перший слайд,
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
то 90 % пацієнтів, які стоять на черзі,
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
чекають на нирку. 90 %.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
Тому інша технологія, яка використовується,
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
це виготовлення пластинок,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
які ми складаємо докупи, як такий собі акордеон.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
Отож, ми складаємо ці пластинки з нирковими клітинами.
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
І в результаті виходять такі мініатюрні нирки, які ми побудували.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
Вони продукують справжню сечу.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
Знову ж таки, це невеликі утворення, проблема – працювати з більшими.
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
Над цим ми працюємо
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
зараз у себе в Інституті.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
Я хотів би підсумувати для вас
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
стратегію, яку ми прагнемо застосовувати в регенеративній медицині.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
Якщо це взагалі можливо,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
то ми б хотіли використовувати розумні біоматеріали,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
які можна просто зняти з полички,
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
щоб відновити органи.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
Ми зараз обмежені щодо відстаней,
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
але наша мета – з часом збільшити ці відстані.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
Якщо ми не можемо використовувати розумні біоматеріали,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
то ми б використовували власні клітини пацієнта.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
Чому? Тому що не буде відторгнення.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
Ми можемо брати ваші клітини,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
побудувати орган, імплантувати його, і не буде відторгнення.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
Якщо це можливо, то ми б використовували клітини з конкретного органа.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
Якщо у вас хворе дихальне горло,
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
то ми візьмемо клітини з вашого дихального горла.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
Якщо у вас хвора підшлункова,
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
то ми візьмемо клітини з цього органа.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
Чому? Тому що краще брати такі клітини,
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
про які ми вже знаємо, що вони відповідного виду.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
Клітина дихального горла вже знає, що вона – клітина дихального горла.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
Нам не треба «навчати» її, щоб вона стала клітиною іншого виду.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
Тому ми надаємо перевагу клітинам відповідного органа.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
На сьогодні ми в стані отримати клітини більшості органів, які є в організмі,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
окрім декількох, для яких нам все ще потрібні стовбурові клітини,
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
такі як серце, печінка, нерви та підшлункова.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
Для них нам все ще необхідні стовбурові клітини.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
Якщо ми не можемо взяти стовбурові клітини з вашого організму,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
то ми б використовували донорські стовбурові клітини.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
При цьому, ми надаємо перевагу клітинам, які не будуть відторгнені
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
та не будуть утворювати пухлини.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
Ми багато працюємо зі стовбуровими клітини,
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
про які ми писали два роки тому,
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
стовбурові клітини з амніотичної рідини
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
та плаценти, що мають такі властивості.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
Зараз я б хотів розповісти вам про
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
деякі з наших основних проблем.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
Тобто я показав презентацію, все так гарно виглядає,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
все працює. Але, насправді,
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
з цими технологіями не все так просто.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
Над тим, що ви сьогодні бачили,
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
працювало понад 700 науковців
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
з нашого інституту впродовж 20 років.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
Так що це дуже серйозні технології.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
Як тільки отримаєш формулу, їх можна відтворити.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
Але щоб до цього дійти, потрібен час.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
Я люблю показувати цю карикатуру.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
Як зупинити упряжку.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
Тут ви бачите візника,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
який робить, на верхній картинці,
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
він робить: A, B, C, D, E, F.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
Врешті-решт, він зупиняє упряжку.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
Це, як правило, науковці,
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
А ті, що внизу, це зазвичай хірурги.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(сміх)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
Я хірург, тому мені не смішно.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(сміх)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
Але, в принципі, підхід A – правильний.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
Мається на увазі, що щоразу, коли ми запускаємо ці технології
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
в лікарні,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
ми стовідсотково пересвідчуємося, що зробили все можливе
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
в умовах лабораторії, перед тим як
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
застосовувати ці технології на пацієнтах.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
А коли ми їх застосовуємо на пацієнтах,
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
то ми завжди задаємо собі дуже серйозне питання:
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
Чи ти готовий імплантувати це близькій людині, власній дитині,
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
члену сім'ї? І тільки тоді ми продовжуємо.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
Тому що головна наша мета, звичайно,
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
це – не нашкодити.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
Я вам зараз покажу коротенький ролик.
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
Це 5-секундний запис пацієнтки,
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
яка отримала такий штучно відтворений орган.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
Ми почали імплантувати деякі органи
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
понад 14 років тому.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
Тож зараз є пацієнти, які живуть з органами,
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
вирощеними органами, вже 10 років.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
Зараз я покажу відеозапис цієї дівчини.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
В неї розщеплення хребта, аномалія спини.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
У неї не було нормального сечового міхура. Це сюжет CNN.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
Ми покажемо лише 5 секунд.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
Цим сегментом займався Санджей Ґупта.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
Відео: Кейтлін M.: Я щаслива. Я завжди боялась,
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
що може статися якась прикрість.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
А тепер я можу просто собі піти
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
погуляти з друзями,
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
і робити все, що хочу.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
Ентоні Атала: Бачите, головна обіцянка регенеративної медицини –
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
це єдина обіцянка,
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
і вона дуже проста:
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
зробити так, щоб пацієнтам стало краще.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
Дякую за увагу.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(оплески)
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