معدلات تطور البشرية في مرحلة ما بعد الصناعة ، أي العلوم والتكنولوجيا ، كبيرة جدًا لدرجة أنه لم يكن من الممكن تصورها قبل 100 عام. ما كان يُقرأ فقط في قصص الخيال العلمي الشهير ظهر الآن في العالم الحقيقي.
مستوى تطور الطب في القرن الحادي والعشرين أعلى من أي وقت مضى. الأمراض التي كانت تعتبر قاتلة في الماضي يتم علاجها بنجاح اليوم. ومع ذلك ، فإن مشاكل الأورام والإيدز والعديد من الأمراض الأخرى لم يتم حلها بعد. لحسن الحظ ، في المستقبل القريب سيكون هناك حل لهذه المشاكل ، أحدها سيكون زراعة الأعضاء البشرية.
أساسيات الهندسة الحيوية
العلم ، باستخدام الأساس المعلوماتي للبيولوجيا واستخدام الأساليب التحليلية والتركيبية لحل مشاكله ، نشأ منذ وقت ليس ببعيد. على عكس الهندسة التقليدية ، التي تستخدم العلوم التقنية ، ومعظمها الرياضيات والفيزياء ، لأنشطتها ، فإن الهندسة الحيوية تذهب إلى أبعد من ذلك وتستخدم طرقًا مبتكرة في شكل البيولوجيا الجزيئية.
إحدى المهام الرئيسية للمجال العلمي والتقني الجديد هي زراعة الأعضاء الاصطناعية في المختبر لغرض زرعها في جسم المريض الذي فشل عضوه بسبب التلف أو التدهور. بناءً على الهياكل الخلوية ثلاثية الأبعاد ، تمكن العلماء من التقدم في دراسة تأثير الأمراض والفيروسات المختلفة على نشاط الأعضاء البشرية.
لسوء الحظ ، هذه ليست أعضاء كاملة حتى الآن ، ولكن فقط عضيات - أساسيات ، مجموعة غير مكتملة من الخلايا والأنسجة التي لا يمكن استخدامها إلا كعينات تجريبية. تم اختبار أدائها وقابليتها للعيش على حيوانات التجارب ، بشكل أساسي على القوارض المختلفة.
مرجع تاريخي. زراعة الأعضاء
إن نمو الهندسة الحيوية كعلم سبقته فترة طويلة من تطور علم الأحياء والعلوم الأخرى ، كان الغرض منها دراسة جسم الإنسان. في وقت مبكر من بداية القرن العشرين ، تلقت عملية الزرع حافزًا لتطورها ، وكانت مهمتها دراسة إمكانية نقل عضو متبرع إلى شخص آخر. سمح ابتكار تقنيات قادرة على الحفاظ على أعضاء المتبرعين لبعض الوقت ، فضلاً عن توافر الخبرة والخطط التفصيلية للزرع ، للجراحين من جميع أنحاء العالم بزرع أعضاء بنجاح مثل القلب والرئتين والكلى في أواخر الستينيات.
في الوقت الحالي ، يعتبر مبدأ الزرع أكثر فاعلية في حالة تعرض المريض لخطر مميت. المشكلة الرئيسية هي النقص الحاد في الأعضاء المانحة. يجوز للمرضىلانتظار دورهم لسنوات دون انتظار ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خطر كبير من أن العضو المتبرع المزروع قد لا يتجذر في جسم المتلقي ، حيث سيتم اعتباره كجسم غريب من قبل الجهاز المناعي للمريض. في مواجهة هذه الظاهرة ، تم اختراع مثبطات المناعة ، والتي ، مع ذلك ، تشل بدلاً من العلاج - مناعة الإنسان تضعف بشكل كارثي.
مزايا الإبداع الاصطناعي على الزرع
أحد الاختلافات التنافسية الرئيسية بين طريقة زراعة الأعضاء وزرعها من المتبرع هو أنه في المختبر ، يمكن إنتاج الأعضاء على أساس أنسجة وخلايا المتلقي المستقبلي. في الأساس ، يتم استخدام الخلايا الجذعية ، والتي لديها القدرة على التمايز إلى خلايا من أنسجة معينة. يستطيع العالم التحكم في هذه العملية من الخارج ، مما يقلل بشكل كبير من خطر رفض الجهاز المناعي البشري للعضو في المستقبل.
علاوة على ذلك ، يمكن أن تنتج طريقة زراعة الأعضاء الاصطناعية عددًا غير محدود منها ، وبالتالي تلبية الاحتياجات الحيوية لملايين الأشخاص. مبدأ الإنتاج الضخم سيقلل بشكل كبير من سعر الأعضاء ، وينقذ ملايين الأرواح ويزيد بشكل كبير من بقاء الإنسان ويؤجل تاريخ الموت البيولوجي.
إنجازات في الهندسة الحيوية
اليوم ، العلماء قادرون على تنمية أساسيات الأعضاء المستقبلية - العضيات التي يتم اختبار الأمراض والفيروسات والالتهابات المختلفة عليها من أجل تتبع العمليةالعدوى وتطوير الإجراءات المضادة. يتم التحقق من نجاح عمل العضيات عن طريق زرعها في أجسام الحيوانات: الأرانب ، الفئران.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن الهندسة الحيوية قد حققت بعض النجاح في إنشاء أنسجة كاملة وحتى في نمو الأعضاء من الخلايا الجذعية ، والتي ، للأسف ، لا يمكن زرعها لشخص ما بسبب عدم قدرتها على العمل. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، تعلم العلماء كيفية إنشاء الغضاريف والأوعية الدموية وعناصر الاتصال الأخرى بشكل مصطنع.
جلد وعظام
منذ وقت ليس ببعيد ، نجح العلماء في جامعة كولومبيا في تكوين جزء عظمي مشابه في هيكله لمفصل الفك السفلي الذي يربطه بقاعدة الجمجمة. تم الحصول على القطعة من خلال استخدام الخلايا الجذعية ، كما هو الحال في زراعة الأعضاء. بعد ذلك بقليل ، تمكنت شركة Bonus BioGroup الإسرائيلية من ابتكار طريقة جديدة لإعادة تكوين عظم بشري ، والتي تم اختبارها بنجاح على أحد القوارض - حيث تم زرع عظم مزروع صناعيًا في أحد أقدامه. في هذه الحالة ، مرة أخرى ، تم استخدام الخلايا الجذعية ، فقط تم الحصول عليها من الأنسجة الدهنية للمريض ثم تم وضعها على هيكل عظمي يشبه الهلام.
منذ الألفينيات ، يستخدم الأطباء الهلاميات المائية المتخصصة وطرق التجديد الطبيعي للبشرة التالفة لعلاج الحروق. تتيح التقنيات التجريبية الحديثة علاج الحروق الشديدة في غضون أيام قليلة. ما يسمى بخاخات Skin Gunخليط خاص مع الخلايا الجذعية للمريض على السطح التالف. هناك أيضًا تطورات كبيرة في إنشاء بشرة تعمل بشكل مستقر مع الدم والأوعية اللمفاوية.
زراعة الأعضاء من الخلايا
في الآونة الأخيرة ، تمكن علماء من ميشيغان من النمو في الجزء المختبر من أنسجة العضلات ، والتي ، مع ذلك ، ضعف ضعف النسيج الأصلي. وبالمثل ، ابتكر العلماء في ولاية أوهايو أنسجة معدة ثلاثية الأبعاد قادرة على إنتاج جميع الإنزيمات اللازمة للهضم.
لقد فعل العلماء اليابانيون ما يكاد يكون مستحيلًا - فقد نمت عين بشرية تعمل بكامل طاقتها. مشكلة الزرع هي أنه ليس من الممكن بعد ربط العصب البصري للعين بالدماغ. في تكساس ، كان من الممكن أيضًا زراعة الرئتين بشكل مصطنع في مفاعل حيوي ، ولكن بدون أوعية دموية ، مما يلقي بظلال من الشك على أدائها.
آفاق التنمية
لن يمر وقت طويل قبل اللحظة التاريخية التي يمكن فيها لأي شخص زرع معظم الأعضاء والأنسجة التي تم إنشاؤها في ظل ظروف اصطناعية. بالفعل ، طور العلماء من جميع أنحاء العالم مشاريع وعينات تجريبية ، بعضها ليس أقل شأنا من النسخ الأصلية. الجلد والأسنان والعظام وجميع الأعضاء الداخلية يمكن بعد فترة تخليقها في المعامل وبيعها للمحتاجين
تعمل التقنيات الجديدة أيضًا على تسريع تطوير الهندسة الحيوية. الطباعة ثلاثية الأبعاد ، التي أصبحت منتشرة في العديد من مجالات حياة الإنسان ، ستكون مفيدة فيكجزء من نمو أعضاء جديدة. تم استخدام الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد بشكل تجريبي منذ عام 2006 ، وفي المستقبل سيكونون قادرين على إنشاء نماذج قابلة للتطبيق ثلاثية الأبعاد للأعضاء البيولوجية عن طريق نقل مزارع الخلايا إلى أساس متوافق حيويًا.
استنتاج عام
الهندسة الحيوية كعلم ، والغرض منها زراعة الأنسجة والأعضاء لمزيد من الزرع ، ولدت منذ وقت ليس ببعيد. تتميز الوتيرة القفزة التي تحرز بها التقدم بإنجازات مهمة من شأنها إنقاذ ملايين الأرواح في المستقبل.
ستلغي العظام والأعضاء الداخلية المزروعة بالخلايا الجذعية الحاجة إلى الأعضاء المانحة ، والتي تعاني بالفعل من نقص في المعروض. بالفعل ، لدى العلماء الكثير من التطورات ، ونتائجها ليست مثمرة للغاية بعد ، لكنها تنطوي على إمكانات كبيرة.
