Az emberiség, nevezetesen a tudomány és a technológia posztindusztriális fejlődési üteme olyan nagy, hogy 100 évvel ezelőtt elképzelni sem lehetett. Amit korábban csak a népszerű tudományos-fantasztikus irodalomban olvastak, az most megjelent a való világban is.
Az orvostudomány fejlettségi szintje a 21. században magasabb, mint valaha. A régebben halálosnak tartott betegségeket ma már sikeresen kezelik. Az onkológia, az AIDS és sok más betegség problémája azonban még nem megoldott. Szerencsére a közeljövőben megoldás születik ezekre a problémákra, amelyek közül az egyik az emberi szervek termesztése lesz.
Biomérnöki alapismeretek
A tudomány, amely a biológia információs alapjait használja, és analitikai és szintetikus módszerekkel oldja meg problémáit, nem is olyan régen keletkezett. Ellentétben a hagyományos mérnöki tudományokkal, amely a műszaki tudományokat, főleg a matematikát és a fizikát használja tevékenységeihez, a biomérnöki tevékenység tovább megy, és innovatív módszereket alkalmaz a molekuláris biológia formájában.
Az újonnan vert tudományos-technikai szféra egyik fő feladata a mesterséges szervek laboratóriumi tenyésztése abból a célból, hogy azokat tovább ültessék egy olyan beteg szervezetébe, akinek szerve károsodás vagy állapotromlás miatt meghibásodott. A háromdimenziós sejtszerkezetek alapján a tudósok előrelépést tudtak elérni a különböző betegségek és vírusok emberi szervek működésére gyakorolt hatásának vizsgálatában.
Sajnos egyelőre nem teljes értékű szervekről van szó, hanem csak organellumokról - rudimentekről, sejt- és szövetek befejezetlen gyűjteményéről, amely csak kísérleti mintaként használható. Teljesítményüket és élhetőségüket kísérleti állatokon, főleg különböző rágcsálókon tesztelik.
Történelmi hivatkozás. Transzplantológia
A biomérnöki tudomány, mint tudomány növekedését a biológia és más tudományok hosszú fejlődési periódusa előzte meg, melynek célja az emberi test tanulmányozása volt. A transzplantáció már a 20. század elején lendületet kapott a fejlődéséhez, melynek feladata az volt, hogy megvizsgálja a donorszerv átültetésének lehetőségét egy másik személybe. A donorszervek egy ideig megőrzésére alkalmas technikák megalkotása, valamint az átültetésre vonatkozó tapasztalatok és részletes tervek rendelkezésre állása lehetővé tette a világ minden tájáról érkező sebészek számára, hogy a 60-as évek végén sikeresen átültessenek olyan szerveket, mint a szív, a tüdő, a vese.
Jelenleg a transzplantáció elve a leghatékonyabb abban az esetben, ha a beteg életveszélyben van. A fő probléma a donorszervek akut hiánya. A betegek lehetévekig várni a sorukra, anélkül, hogy megvárnák. Emellett nagy a kockázata annak, hogy az átültetett donorszerv nem tud gyökeret verni a recipiens szervezetében, mivel azt a páciens immunrendszere idegen tárgynak tekinti. Ezzel a jelenséggel szemben feltalálták az immunszuppresszánsokat, amelyek azonban inkább megbénítanak, mint gyógyítanak – az emberi immunitás katasztrofálisan gyengül.
A mesterséges teremtés előnyei a transzplantációval szemben
Az egyik fő versengési különbség a szervek termesztésének módja és donorból történő átültetése között az, hogy a laboratóriumban a leendő recipiens szövetei és sejtjei alapján lehet szerveket előállítani. Alapvetően őssejteket használnak, amelyek képesek bizonyos szövetek sejtjeivé differenciálódni. A tudós képes kívülről irányítani ezt a folyamatot, ami jelentősen csökkenti annak kockázatát, hogy az emberi immunrendszer később kilökje a szervet.
Sőt, a mesterséges szervművelés módszerével korlátlan számút lehet előállítani, így emberek millióinak létfontosságú szükségleteit elégítve ki. A tömegtermelés elve jelentősen csökkenti a szervek árát, életek millióit mentve meg, és jelentősen növeli az emberi túlélést, és kitolja a biológiai halál időpontját.
Eredmények a biomérnöki területen
Ma a tudósok képesek növeszteni a jövő szerveinek alapelemeit – olyan organellumokat, amelyeken különféle betegségeket, vírusokat és fertőzéseket tesztelnek, hogy nyomon kövessék a folyamatot.fertőzéseket, és ellenintézkedéseket dolgozzon ki. Az organellumok működésének sikerességét állatok testébe ültetve ellenőrizzük: nyulak, egerek.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a biomérnökséggel sikerült némi sikert elérni a teljes értékű szövetek létrehozásában, sőt olyan őssejtekből való szervek termesztésében is, amelyeket sajnos működésképtelenségük miatt még nem lehet átültetni az emberbe. Jelenleg azonban a tudósok megtanulták, hogyan lehet mesterségesen létrehozni porcokat, ereket és egyéb összekötő elemeket.
Bőr és csontok
Nem is olyan régen a Columbia Egyetem tudósainak sikerült létrehozniuk egy olyan csontdarabot, amely szerkezetében hasonló az alsó állkapocs ízületéhez, amely összeköti azt a koponya aljával. A töredéket őssejtek felhasználásával nyerték, mint például a szervek tenyésztése során. Kicsit később az izraeli Bonus BioGroup cégnek sikerült feltalálnia egy új módszert az emberi csont újraalkotására, amelyet sikeresen teszteltek egy rágcsálón - egy mesterségesen növesztett csontot ültettek át az egyik mancsába. Ebben az esetben is őssejteket használtak, csak azokat a páciens zsírszövetéből nyerték, és ezt követően gélszerű csontvázra helyezték.
A 2000-es évek óta az orvosok speciális hidrogélt és a sérült bőr természetes regenerálódását célzó módszereket alkalmaznak égési sérülések kezelésére. A modern kísérleti technikák lehetővé teszik a súlyos égési sérülések néhány nap alatt történő gyógyítását. Az úgynevezett Skin Gun spray-kspeciális keverék a beteg őssejtjeivel a sérült felületen. Jelentős előrelépések történtek a vér- és nyirokerekkel rendelkező, stabilan működő bőr létrehozásában is.
Szervek növekedése sejtekből
A közelmúltban a michigani tudósoknak sikerült kinőniük az izomszövet laboratóriumi részében, amely azonban fele olyan gyenge, mint az eredeti. Hasonlóképpen az ohiói tudósok háromdimenziós gyomorszöveteket hoztak létre, amelyek képesek voltak az emésztéshez szükséges összes enzimet előállítani.
Japán tudósok megtették a szinte lehetetlent – teljesen működőképes emberi szemet növesztettek. A transzplantáció problémája, hogy a szem látóidegét még nem lehet az agyhoz rögzíteni. Texasban mesterségesen is lehetett tüdőt növeszteni bioreaktorban, de erek nélkül, ami megkérdőjelezi a teljesítményüket.
Fejlesztési kilátások
Nem sokára eljön a történelem pillanata, amikor az emberbe átültethető a legtöbb mesterséges körülmények között létrehozott szerv és szövet. A világ minden tájáról érkező tudósok már dolgoztak projekteket, kísérleti mintákat, amelyek egy része nem rosszabb, mint az eredeti. A bőr, a fogak, a csontok és az összes belső szerv egy idő után laboratóriumokban létrehozható, és eladható a rászoruló embereknek.
Az új technológiák is felgyorsítják a biomérnökség fejlődését. Az emberi élet számos területén elterjedt 3D nyomtatás hasznos leszaz új szervek növekedésének részeként. A 3D bionyomtatókat 2006 óta használják kísérletileg, és a jövőben képesek lesznek 3D-ben működőképes biológiai szervek modelleket létrehozni sejttenyészetek biokompatibilis alapra történő átvitelével.
Általános következtetés
A biomérnökség mint tudomány, melynek célja szövetek és szervek termesztése azok további átültetése céljából, nem is olyan régen született. Az ugrásszerű fejlődést jelentős eredmények jellemzik, amelyek életek millióit mentik meg a jövőben.
Az őssejtből növesztett csontok és belső szervek megszüntetik a donorszervek iránti igényt, amelyek már amúgy is hiánycikknek számítanak. A tudósok már most is rengeteg fejlesztéssel rendelkeznek, amelyek eredményei még nem túl produktívak, de nagy lehetőségek rejlenek.
