מחקר

10 דברים מדהימים שגדלו במעבדה

אין ספק שהמדע הצליחהרבה פריצות דרך מדהימות במאה השנים האחרונות. זה נכון במיוחד לגבי רפואה והנדסה ביולוגית. החל מחיסונים להצלה וכלה בניתוחים מהפכניים, המדע משפר מאוד את איכות חיינו. כדי לבוא עם פתרונות חדשים לבעיות עתיקות, התקדמות זקוקה למדענים. מאחורי כל תגלית רפואית עומדת מעבדה מלאה ברעיונות מדהימים. לפעמים ניסויים אלה מעלים שאלות אתיות. אך לעתים קרובות יותר הם מובילים רק לפתרונות מעניינים לבעיות מעצבנות.

מאיזה פיתרון יכול להיות יותר מתוחכםלגדל משהו במעבדה מאפס? להלן רשימה של עשרה יצירות מדהימות שגדלו במעבדה שנערכו על ידי ליסטברס. זה לא ראית!

התוכן

  • 1 עצמות חזיר
  • 2 גפיים חולדה
  • 3 המבורגרים
  • 4 עוברי בשר חזיר אנושי
  • 5 זרע עכבר
  • 6 תאי גזע בדם
  • 7 אוזני תפוח
  • 8 פין באני
  • 9 נרתיק
  • 10 כדורי מוח

עצמות חזיר

בשנת 2016, מדענים אמריקאים השתילו בהצלחהעצמות של ארבעה עשר חזירים זעירים שיוקטן יצר במעבדה. אף אחד מהחזירים לא דחה איברים חדשים לאחר הניתוח. בדיוק ההפך. כלי הדם של עצמות שגדלו במעבדה שולבו בצורה חלקה במערכת הדם החזירה שכבר קיימה.

איך זה אפילו אפשרי?

ראשית, מדענים סרקו את עצמות הלסתחזירים ומיפו את מבניהם. ואז נוצרו יערות תאיים מתאימים של עצמות פרה. תאי גזע של חזירים הוכנסו למבנים אלה ומולאו בתמיסה עשירה בתזונה. התוצאה הייתה עצם חיה תפקודית לחלוטין.

איבר עכברוש

מדענים מבית החולים מסצ'וסטס היכו בעמודים הראשונים של העיתונים כאשר בשנת 2015 הם הרימו כף קדמית שלמה של חולדה במעבדה. זה היה הפרויקט המצליח הראשון מסוג זה בעולם.

את התהליך הוביל גם ד"ר הרולד אוטשעמד בראש המעבדה להנדסה והתחדשות איברים של אוט. לאחר 16 יום בלבד הניסוי שלהם הוביל ליצירת רקמת שריר. ככה הם עשו את זה.

ד"ר אוט וצוותו לקחו עכברוש חי.איבר והסיר את כל תאיו. תהליך זה נקרא decellularization. לאחר הסרת התאים החיים, המדענים נותרו לבדם עם מסגרת החלבון לגפה.

ואז הם מילאו את המבנה הזה בחיים.תאים שיצרו רקמת שריר ותאי דם תוך מספר שבועות בלבד. כדי לבדוק את הפונקציונליות של הגפה שגדלה במעבדה, הקבוצה הפעילה זרם חשמלי חלש על רקמת השריר.

תוצאה? השרירים בגפיים הצטמצמו כאילו היו תקינים, גדלו באיברים.

המבורגרים

ההמבורגר הראשון במעבדה שמתחתקודמינה schmeaso (schmeat) הופיע בלונדון בשנת 2013. זה נוצר בהולנד על ידי ד"ר מארק פוסט, פרופסור לפיזיולוגיה של כלי הדם. מטרתו הייתה לשחזר את הבשר, אשר "אינו גורם לסבלם של בעלי חיים ואינו פוגע בסביבה", בניגוד למקורות הבשר המסורתיים. הפרויקט ארך 5 שנים ו -325,000 דולר.

זה היה לאחר שההצלחה של פוסט החלה מהומה בנושאליצור בשר מעבדה. ממפיס מר, סטארט-אפ מבוסס בסן פרנסיסקו, יצר כדורי מיטב מעבדה בשנת 2016. הוא גם גידל מקלות עוף - הראשון בעולם.

עם זאת, לא סביר שבשר שגדל במעבדה יהיה זמין לקהל הרחב עד שנת 2021.

עובר בשר חזיר אנושי

קבוצה של מדענים מספרד ומלה-ג'ולה, קליפורניה, בעירמכון סאלק גידל בהצלחה תאים אנושיים בעובר חזיר. מטרת המחקר הייתה בסופו של דבר לגדל איברים אנושיים שלמים שישמשו להשתלה בתוך בעלי חיים אחרים. מדעני סאלק כבר גידלו כמה איברי חולדה בעוברי עכברים. אך עם המחקר האחרון, עלו שאלות אתיות בלתי נמנעות.

בשנת 2015, ארצות הברית הפסיקה את המימוןמחקרים על כימרות בין-גוניות תמורת כספי משלמי המס. בגנטיקה כימרה היא תופעה טבעית כאשר לאורגניזם אחד יש שני מערכות DNA שונות או יותר.

אבל כימירה בין-ספציפית מכילה DNA של שניים ומעלהמינים. זה מעורר חשש אם חזירים או בעלי חיים אחרים המושתלים בתאים אנושיים יפתחו את תפקודי המוח האנושי.

חואן קרלוס איספיסואה בלמונטה וצוותוהצהירו כי הם מכוונים "לבדוק את האפשרות להתמקד בתאים אנושיים בעת יצירת רקמות מסוימות, תוך הימנעות מכל תרומה למוח, זרע או ביצה".

זרע עכבר

בשנת 2016, מדענים מהמכון לזואולוגיה של האקדמיהמדעי סין יצרו זרע עכבר בר קיימא מתאי גזע. לשם כך, הם הסירו את תאי הגזע מהעכברים והזריקו אותם לתאי האשכים של העכברים שזה עתה נולדו.

צ'י ג'ואו ושיאו-יאנג ג'או, שערכו את הניסוי,תאי גזע נחשפו גם לכמה כימיקלים המעורבים בהתפתחות הזרע. ביניהם היו טסטוסטרון, הורמון הגורם לצמיחת זקיקים והורמון גדילה מבלוטת יותרת המוח.

אחרי שבועיים המדענים קיבלו לחלוטיןתאי זרע תפקודיים. הם השתילו זרע זה לביצה החיה והעבירו את הזיגוטות לעכברי הנקבה. במהלך הניסוי נולדו תשעה עכברים, חלקם המשיכו את צאצאיהם שלהם. אף על פי שתהליך ההזרעה הזה לא היה יעיל כמו הזרעה מלאכותית באמצעות זרע טבעי (3% הצלחה לעומת 9%), מחקר זה נותן תקווה גדולה לטיפול בפוריות בעתיד.

תאי גזע בדם

שני צוותים שונים של מדענים פיתחו חדשנייםגישה ליצירת תאי גזע בדם. קבוצה אחת הגיעה מבית החולים לילדים בוסטון בניהולו של ג'ורג 'דיילי. הם התחילו עם תאי עור אנושיים ו"תוכנתו "אותם מחדש לתאי גזע פלוריפוטנטים המושרים. תא ה- IPS הוא תא גזע שנבנה באופן מלאכותי.

הצוות היומי מכניס גורמים לתאי ה- IPA.תעתיקים, שהם גנים המיועדים לשלוט בגנים אחרים. לאחר מכן, תאי IPA שהשתנו הושתלו בעכברים להמשך פיתוח. (אם אתה זוכר, זה הפך את הכימריות הבין-ספציפיות לעכברים).

לאחר 12 שבועות, מדענים אלה יצרו רק מבשר לתאי גזע בדם. אבל הקבוצה השנייה הצליחה ללכת רחוק יותר.

במכללה לרפואה בוויל קורנל סאהין רפיוהצוות שלו החמיץ את יצירת ה- IPS. במקום זאת, הם לקחו תאים מכלי הדם של עכברים בוגרים והכניסו להם ארבעה גורמי שעתוק. ואז העבירו את התאים לכלי פטרי, מצוידים לשחזר את הסביבה של כלי הדם של האדם.

תאים אלה הפכו לתאי גזע.דם. תאי הגזע בניסוי זה היו כה חזקים עד שהם ריפאו לחלוטין קבוצת עכברים הסובלים ממספר נמוך של תאי דם עקב הקרנות.

אוזני תפוח

בשנת 2016, הביופיזיקאי הקנדי אנדרו פילינג ו-צוותו מאוניברסיטת אוטווה טיפח בהצלחה רקמות אנושיות בעזרת תפוחים. בשיטת הפירול, הם הסירו את התאים הקיימים בתפוח ונשארו עם התא "יערות". עם זאת עיסת זו היא זו שמעניקה לתפוחים קראנץ 'עסיסי.

פילינג וצוותו גזרו חתיכת תפוח בצורת אוזן והכניסו לתאים אנושיים לתוכה. התאים מילאו את המבנה ויצרו את האוריקולה (החלק החיצוני של האוזן).

מדוע היה צורך בניסוי זה? ליצירת שתלים זולים יותר. על פי פילינג יש גם פחות מהומה בחומר המעבדה שלו מאשר בחומרים ביולוגיים קונבנציונליים, שלעתים קרובות נלקחים מבעלי חיים או מגופות מתות. השיטה שלו גם אינה מוגבלת לתפוחים. הוא מנסה לשחזר את יצירותיו על עלי כותרת של פרחים וירקות אחרים.

פין ארנב

בשנת 2008 ד"ר אנתוני אטלה מהמכוןהרפואה המחודשת של יער Wake אילצה קבוצת ארנבים להזדווג. אבל זו לא הייתה קבוצה רגילה של ארנבים. במעבדה כל הזכרים גדלו פין. רעיון זה אטלה טיפח והתפתח מאז 1992.

מכל 12 איבר המין שנוצר במעבדה, כולם אפשרו לארנבים להזדווג. שמונה ארנבים פלטו בהצלחה, וארבעה - צאצאים.

עד 2014 יצרו אטאלה וצוותו שישהפין אנושי בתקווה לקבל אישור של ה- FDA להשתלות אנשים. מדענים הכניסו איברים שגדלו במעבדה לבדיקות קפדניות, באמצעות מכונה המותחת וסוחט אותם כדי לוודא שהם יכולים לעמוד בעומס היומי.

קבוצה של מדענים גם הקימה מכונות לשאב נוזלים דרך האיברים והוביל לזקפה. נכון לשנת 2017, השתלת האיברים הללו לאנשים טרם קיבלה אישור, אך עדיין לפנינו.

הנרתיק

גם ד"ר אנתוני אטאלה וצוותוהם גידלו נרתיקי אנוש במעבדה שלהם. איברים אלה הושתלו אז בארבעה מתבגרים במקסיקו, אשר כתוצאה מחריגה נדירה נולדו בלעדיהם.

כדי ליצור איברים אלו, הצוות של אטאלה לקח דגימת עור קטנה מכל ילדה. לאחר מכן הם יצרו יערות מתכלים והושתלו תאים שגדלו מדגימות רקמות לתוכם.

הפעולה הראשונה בוצעה בשנת 2005שנה תצפיות לאחר מכן על נשים לא גילו סיבוכים ארוכי טווח שנגרמו כתוצאה מניתוח. כל ארבע הנשים דיווחו על תפקוד מיני תקין. עם זאת, רק לשתי נשים יש רחם. לא ברור אם השניים האחרים יכולים ללדת את הילדים.

כדורי מוח

סרחיו פאסקה מאוניברסיטת סטנפורדגדל מיני מוח במשך שנתיים. מדענים מכנים זאת אורגנואיד מוחי. בקוטר 4 מילימטרים בלבד, גוש קטן זה של רקמת מוח אנושית גדל במעבדה מתאי גזע. על ידי נטילת ההורמונים הדרושים, הצליחו המדענים לאלץ את הרקמה לצמוח למבנה המחקה כמעט לחלוטין חלקים במוח.

ואתם יודעים מה היה ההבדל הגדול ביותר בין החלק הרגיל לגרסתו המיניאטורית?

שגדלו במוח המעבדה לא היוכלי דם או תאי דם לבנים ולא עקבו אחר השלבים האופייניים להתפתחות הנוירולוגית. במקום זאת, הם הפסיקו להבשיל בשווה ערך לשליש הראשון להתפתחות האדם.

ישנם תאים לא עצביים במוח הנקראיםאסטרוציטים שמגיעים לבשלות מלאה באורגנואידים במעבדה. אסטרוציטים הם תאי עוזר שיוצרים ומצמצמים קשרים בין נוירונים לפי הצורך. הם גם יוצרים קשרים עם כלי דם המובילים אל המוח ומחוצה לו, וממלאים תפקיד חשוב בתפיסת הפציעות.