Что делать, если человеку отрубило руку? Жить без одной руки? Так и было до недавнего времени. Теперь чудеса медицины могут практически вернуть руку человеку, пусть и механическую, и не такую «родную». Но еще интересной областью представляется биоинженерия. Ее чудеса позволяют воссоздать практически любой орган человека, распечатать его на 3D-принтере и избавить огромное количество нуждающихся в пересадке печени от очереди, которая не гарантирует спасение. За биоинженерией будущее медицины и хирургии. От возможности программирования генетического кода до практически полного обновления организма.
Современный мир – удивительное место. Мы приблизились к созданию искусственного интеллекта, научились редактировать геном и смогли вырастить человеческий эмбрион в лабораторных условиях. Выходит, мы живем в будущем, о котором писали научные фантасты. Но так как реальность от фантастики все же, отличается, в каждой из указанных областей есть ограничения. Так, современные ИИ-системы не обладают сознанием, за редактирование генома человека предусмотрена уголовная ответственность, а созданная израильскими учеными «копия» человеческого эмбриона – первая в своем роде. Разработанную исследователями структуру едва ли можно назвать человеческой, а подобные эксперименты поднимают новые этические вопросы. И хотя работа сильно отличается от всех предыдущих, ученые действительно добились впечатляющих результатов.
Группе китайских ученых и испанскому врачу Мигелю Анхелю Эстебану удалось создать аналог человеческой почки внутри другого организма. Этот новаторский эксперимент – самый настоящий прорыв, так как в будущем позволит выращивать органы для трансплантации с помощью других млекопитающих. Правда, есть нюанс – организм, используемый в новом эксперименте, является гибридом или химерой и ставит ряд серьезных этических вопросов. Новое исследование, возглавляемое китайским ученым Лянсюэ Лаем, продолжает работу, начатую командой испанского исследователя Хуана Карлоса Исписуа, который в 2017 году объявил о создании эмбрионов человека и свиньи, в которых на каждые 100 000 свиней приходилась всего одна человеческая клетка. Несмотря на “биологические риски, присущие образованию химер, главным правилом подобных экспериментов был запрет на размножение гибридных животных.
Под искусственными мозгами следует понимать органоид, то есть трехмерное скопление мозговых клеток, полученных из модифицированных стволовых клеток. Органоид не является полной копией органа, однако может быть на него похож. Ранее мы рассказывали о том, что человеческий органоид пересадили крысе, после чего он приживался и начал функционировать как часть мозга. Это лишь один из множества экспериментов, подтверждающих, что органоиды могут функционировать подобно мозгу. Теперь же ученые хотят пойти еще дальше. Междисциплинарная группа исследователей предлагает преобразовать органоиды в биологический компьютер, который сможет выполнять сложные вычислительные задачи. Этой области уже даже придумано название — «органоидный интеллект».
Одна из самых удивительных загадок биологии, которую охраняет сама природа — процессы во время развития эмбриона. Они скрыты от посторонних глаз, так как происходят в теле матери. Однако теперь израильские ученые института Вейцмана, похоже, нашли способ как изучить механизмы развития плода более детально. Для этого они создали искусственные эмбрионы мышей. Самое необычное в этом всем, что зародыши были созданы из стволовых клеток, то есть без сперматозоидов, яйцеклетки и оплодотворения. Но и это еще не все — искусственные эмбрионы показали способность жить достаточно длительное время и развивать анатомию, которая полностью соответствует естественной. Ничего подобного ранее добиться ученым не удавалось.
В мультсериале «Футурама» живые головы политиков, ученых и деятелей культуры хранятся в музеях в специальных банках. Но пересадка головы (как и других частей тела) в 3000 году – обычное дело и доктор Зойдберг как-то раз пришивает две головы к одному телу (пока чинит второе). Но возможно ли что-нибудь подобное в будущем? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит присмотреться к теме повнимательнее. Ведь когда-то пересадка органов считалась невозможной. И по мере развития медицинской науки в один прекрасный день может состояться пересадка головы. Теоретически подобная операция предполагала бы хирургическое удаление головы у человека с неизлечимой болезнью и присоединение его кровеносных сосудов, мышц, трахеи и пищевода к этим структурам донорского тела. Самая последняя предложенная учеными процедура пересадки головы также включает в себя слияние спинномозговых нервов реципиента и донора. Последующая операция на позвоночнике и, возможно, обширная физиотерапия в идеале могли бы восстановить как ощущения, так и двигательные функции. Однако такие функции, как дыхание и прием пищи, должны временно поддерживаться вентилятором и питательной трубкой, прежде чем связи между мозгом и телом будут адекватно восстановлены.
Ученые из Университета Райса использовали технологию трехмерной печати для создания миниатюрного аналога человеческого легкого. Искусственный орган получился совсем крошечным – не больше монетки, но как отмечает портал Popular Mechanics, в будущем эта революционная модель сможет оказать серьезное влияние на развитие трансплантологии и отхода от дефицита органов, необходимых для трансплантации.
Международная группа ученых под руководством специалистов Университета Британской Колумбии (Канада) вырастила в чашке Петри совершенную трехмерную реплику человеческих кровеносных сосудов, великолепно имитирующую структуру и функции настоящих. Исследователи считают, что достигнутый результат, детали которого описаны в журнале Nature, открывает возможность более эффективно подходить к вопросам разработки терапии различных серьезных заболеваний, таких как диабет.
На борту Международной станции впервые в истории начался эксперимент, в рамках которого на биопринтере будет напечатан миниорган. Результаты эксперимента будут обнародованы в начале 2019 года. Эксперимент поставила лаборатория 3D Bioprinting Solutions. Об этом в среду, 5 декабря, сообщила информационному изданию «РИА Новости» владеющая лабораторией компания «Инвитро».
Ради прорыва наука черпает вдохновение отовсюду. Липкая пластинка с бактериями подарила нам первый антибиотик — пенициллин. Соединение дрожжей с платиновым электродом под напряжением подарило нам мощный химиотерапевтический препарат — цисплатин. Доктор Эндрю Пеллинг из Университета Отттавы черпает свои радикальные идеи из классики научной фантастики «Маленький магазин ужасов». В частности, ему нравится главный антагонист фильма: людоедское растение «Обри-2».
Для производства лекарств и различных продуктов химической и фармацевтической промышленности сегодня используются огромные заводы, на которых происходят сотни химических превращений для создания нужных ингредиентов. Но ведь давно известно, что одна из самых сложноорганизованных «химических лабораторий» находится буквально в каждом их нас — это клетки нашего организма. И, по словам представителей компании Ginkgo Bioworks, производить различные продукты при помощи клеток — не такая уж и плохая затея.