Восстановление поврежденных тканей и органов Имплантация —

Восстановление поврежденных тканей и органов • Имплантация - хирургическая операция вживления в ткани чуждых организму структур и материалов; • Трансплантация - операция по замещению органа или тканей пациента соответствующими структурами, удаленными из другого организма. ; • Тканевая инженерия - направление биотехнологии, занимающееся созданием биологических заместителей тканей и органов.

Основные понятия (graft) медицинские объекты(конструкции или Имплантаты - устройство), помещаемые хирургически (имплантируемые) в человеческое тело протезы, состоящие из неживых тканей человека или Биопротезы животного медицинские устройства, используемые для Искусственные органы временной или постоянной замены утраченной Биоискуственные органы - функции органа искусственные органы, представляющие собой комбинацию из биоматериал и клеток (и/или тканей) живые ткани, клетки, органы, которые можно использовать для помещения в Трансплантаты организм для выполнения конкретной функции

Потребность 22 декабря 1992 г. Принятия закона РФ № 4180‑I «О трансплантации органов и тканей человека» , позволило врачам спасти не одну сотню человеческих жизней. Печень, 100, 000 Почки, 260, 000 Сердце, Поджелудочная Легкие, 45, 00020, 000 железа; 10000 В РФ потребность в трансплантации почки, составляет не менее 10 000 ( реально проводится операций - 500 в год) Кожа, 600, 000 Пересадку сердца ожидают около 5000 человек ( реально проводится операций 10 -20 в год) В пересадке легких нуждается 67000 человек на 1 млн.

Цена вопроса?

Животные биореакторы Главным препятствием на пути проведения ксенотрансплантации является защитная реакция иммунной системы – гиперострое отторжение

Тканевая инженерия - создание новых тканей и органов для терапевтической реконструкции поврежденного органа посредствам доставки в нужную область опорных структур, клеток, молекулярных и механических сигналов для Клеточная инженерия – совокупность методов, регенерации используемых для конструирования новых клеток.

История Теоретические и практические разработки по созданию «искусственных» органов и тканей Langer R. , Vacanti J. P. , 1993. Bernaru K, 1885. Идеи возможности выделения клеток Ru. Y, 1890. Культивирование оболочки куриного эмбриона Джоли, 1903. Наблюдения за делением лейкоцитов Биб и Эвинг, 1906. Пересадка лимфосаркомной ткани собаки Каррель, 1913. Применил плазму крови, обогащённую экстрактом эмбриона, что бы ускорить рост тканей

Как получают биоискуственные органы? Создание тканноинженерного имплантата (графта) включает несколько этапов: 1. отбор и культивирование собственного или донорского клеточного материала; 2. разработка специального носителя для клеток (матрицы) на основе биосовместимых материалов; 3. нанесение культуры клеток на матрицу и размножение клеток в биореакторе со специальными условиями культивирования; 4. непосредственное внедрение графта в область пораженного органа или предварительное размещение в области, хорошо снабжаемой кровью, для дозревания и формирования микроциркуляции внутри графта (префабрикация)

1. Отбор и культивирование клеток Источники клеток Первичные клетки зрелые клетки определенной ткани Стволовые клетки, способные делиться, самообновляться и дифференцироваться в один и более типы специализированных клеток Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК)

Культивирование клеток Основная культуральная среда для клеток содержит аминокислоты. Глюкозу, витамины, жирные кислоты и некоторые белки, Большинство клеток в неорганические соли культуре растут при р. Н в пределах от 7, 2 до 7, 4 Клетки растут при определенной концентрации газов( в состав которой входит 5% СО 2 Коммерческие среды DMSO, DMEM

Биосовместимые материалы Коллаген Полилактид Хитозан Альгинат Полигидроксиалканоат ы

Требования к носителям клеток • носитель должен обладать системой взаимосвязанных пор определенного размера; • для его изготовления должны быть использованы биосовместимые и/или биорезорбируемые материалы; • поверхность носителя должна способствовать прикреплению, дифференцировке и пролиферации клеток; • носитель должен обладать необходимой механической прочностью; • не должен вызывать отторжения организмом; • материал должен позволять создавать конструкции любой формы и размера.

Имплантация в зону повреждения Введение клеточной суспензии Введение тканноинженерной конструкции

Восстановление органов дыхания Возможно с помощью тканевых конструкций из биодеградируемых или композитных материалов с нанесением на них эпетелиальных клеток и хондробластов Имплантация синтетически сконструированной биологической трахеи, проведена 9 апреля 2013 года в детской больнице штата Иллинойс (Пеория, США). Трахею синтезировали с использованием компактной мобильной системы XVIVO – продукта компании Bio. Spherix (Лакона, Нью-Йорк, США);

Создано человеческое легкое Ученые очистили одно из легких практически от всего клеточного материала, сохранив только каркас из коллагена и эластина. Следующим шагом стало засевание каркаса клетками, полученными со второго легкого. Далее этот каркас был помещен в большую камеру, наполненную жидкостью, которая, давала питательные вещества для роста клеток. Спустя примерно четыре недели появилось искусственно созданное человеческое легкое

Создание тонкого кишечника Ученым удалось создать кишечник из нескольких слоев различных клеток, заставляющих искусственный орган работать, как настоящий. Данную технологию уже опробовали в лабораторных условиях,

Хотите новую печень? Ученые создали миниатюрный "зачаток печени" из человеческих клеток нескольких типов - индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, эндотелиальных клеток и мезенхимальных стволовых клеток. Полученная in vitro и пересаженная в организм мыши, эта искусственная структура восстанавливает функцию печени.

Вырастили биоискуственную почку Американские биологи впервые вырастили полноценную искусственную почку, способную исполнять все функции ее природного аналога, и успешно пересадили ее в тело крысы, сообщает журнал Nature Medicine.

Сердечная ткань Рави Бирла (Ravi K. Birla) и его коллеги из лаборатории искусственного сердца (Artificial Heart Laboratory) университета Мичигана (University of Michigan) вырастили в пробирке тонкий кусочек сердечной ткани, энергично бьющийся, словно мышечная ткань в настоящем сердце

Нервная ткань По запатентованной Сасаи методике японцам удалось вырастить трехмерные структуры нервной ткани, первой из которых стала полученная из эмбриональных стволовых клеток мышей сетчатка глаза (так называемый зрительный бокал), которая состояла из функционально различных типов клеток. Они были расположены так, как предписывает природа

Биоискуственная кожа Британские учёные из Intercytex (компании, которая уже много лет занимается восстановлением волос и кожи) создали образец искусственной кожи, которая может быть использована для трансплантации на Искусственная кожа ICX-SKN раны человека. представляет собой матрицу из фибрина (белка, вырабатывающегося организмом для заживления ран), в которую внедрены фибробласты (клетки, отвечающие за выработку коллагена и формирование новых тканей).

Лаборатория биотехнологии новых материалов Институт биофизики СО РАН

Изделия реконструктивной хирургии

Полимерные носители РЭМ снимки полимерных микрочастиц для депонирования и доставки препаратов РЭМ и АСМ снимки пленочных матриксов; фибробласты NIH 3 T 3 (Dapi)

Лаборатория клеточных культур

Пленки и нетканое волокно П 3 ГБ/3 ГВ (27, 6 мол. %) П 3 ГБ/4 ГБ (10, 7 мол %) П 3 ГБ/3 ГГ (7 мол. %) С разной ориентацией и плотностью волокон, из ПГА разного состава

Оценка биосовместимости сконструированн in vitro (МТТ-тест)

Клетки на поверхности носителей П 3 ГБ/3 ГВ (27, 6 мол. %) П 3 ГБ/4 ГБ (10, 7 мол %) П 3 ГБ/3 ГГ (7 мол. %)

енка способности ЭСФ-матриксов поддержив дифференцировку ММСК в кератиноциты Матриксы модифицированы коллагеном 1 типа (а) и фибрином (б)

енка способности ЭСФ-матриксов поддержив дифференцировку ММСК в остеобласты

Институт Будущего: «В нашем отношении к новым технологиям есть одна закономерность – мы одновременно переоцениваем их влияние в настоящий момент и недооцениваем их влияние в будущем» . Высказывание Роя Амары (1925–

Спасибо за внимание! Шумилова Анна E-mail: shumilova. ann@mail. ru