اندامهای مصنوعی – که در آزمایشگاه رشد داده شده و به بدن کسی پیوند شده اند – اکنون برای چند سال در افق هستند آنها چالشهای زیادی را به وجود می آورند ، اما اگر بتوانیم بر آنها غلبه كنیم ، این امكان را برای بیمارانی كه نیاز به عضوی جدید ندارند دیگر مجبور نیستند منتظر اهداكننده انسان شوند. آنها همچنین در هزینه های خدمات درمانی صرفه جویی می کنند ، هزینه های زیادی را که طی سال های درمان به ویژه برای برخی از بیماری های مزمن متحمل می شوند ، از بین می برند. در سال 2021 ، پیشرفت های چشمگیری در مورد عملکرد اعضای مصنوعی خواهیم دید ، در حالی که فناوری تولید شده برای آنها یکی یک قدم دیگر برای استفاده در کلینیک نزدیک شوید.
تا به امروز ، بزرگترین موفقیت ما در این زمینه تولید اپیدرم آزمایشگاهی ، بیرونی ترین لایه پوست ، برای جایگزینی آن است که در اثر سوختگی از بین رفته است. این امر با رشد سلولهای بنیادی اپیدرم خود بیمار (از ناحیه ای که توسط سوختگی در امان مانده است) در محیط کشت و سپس انتقال فرزندان آنها به یک لایه نازک از فیبرین حاصل می شود ، سپس به سطح آسیب دیده منتقل می شود. اپیدرم جدید چندین دهه متصل شده و فعالیت می کند ، اگرچه قادر به تولید غدد چربی نیست. این روش جان هزاران بیمار سوختگی را نجات داده و در بیمارستان های سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. اما ما می توانیم فراتر از این هم برویم. در سال 2017 ، میشل دی لوکا و گراتزیلا پلگرینی در دانشگاه مودنا در ایتالیا ، DNA سلولهای بنیادی گرفته شده از کودک مبتلا به اپیدرمولیز بولوزا را اصلاح کردند ، یک بیماری مزمن که پوست را مستعد اشکهای دردناک می کند. از طریق ترکیبی از سلولهای بنیادی و ژن درمانی ، آنها توانستند اپیدرم رشد یافته در شرایط آزمایشگاهی را به بدن او پیوند دهند و وی را از بیماری ویرانگر ژنتیکی معالجه کنند. پنج سال پس از مداخله ، پوست کودک هنوز طبیعی و مجاز است. از وی خواسته شده است تا از این روش برای درمان سایر اشکال این بیماری استفاده کند. در سال 2020 ، کارل کوهلر و تیم وی در بیمارستان کودکان بوستون قادر به استفاده از سلولهای بنیادی انسان برای رشد کل ضخامت پوست بودند ، نه فقط اپیدرم. این به تیم های پزشکی دیگر امکان می دهد بیماری ها یا آسیب هایی را که درم ، لایه داخلی پوست را نیز تحت تأثیر قرار می دهد ، درمان کنند. با این وجود ، قبل از دیدن این آزمایش مدتی ، هنوز زمان لازم است ، زیرا ابتدا به مقیاس درجه بالینی نیاز است.
در سال 2021 شاهد رشد اندام های دیگر خواهیم بود. در آزمایشگاه من در موسسه Francis Crick ، ما در حال ایجاد تیموس مصنوعی هستیم که به طور کامل از سلول های بنیادی انسانی پرورش یافته بازسازی شده است. تیموس برای توسعه سلول هایی به نام لنفوسیت های T بسیار مهم است ، که با عوامل عفونی یا سلول های سرطانی مقابله می کند و آنها را از بین می برد. برخی از کودکان بدون تیموس متولد می شوند ، و این باعث می شود آنها به شدت در برابر عفونت آسیب پذیر شوند. عضوی جدید راهی به زندگی عادی ارائه می دهد. تیموس همچنین در بین تمام اندامها متمایز است زیرا به لنفوسیتها کمک می کند سلولهای سالم خود را تشخیص دهند و به آنها آسیب نرساند. به طور بالقوه هر بیمار پیوندی می تواند از تیموس مصنوعی رشد یافته از سلول های بنیادی اهدا کننده بهره مند شود. این سیستم ایمنی بیمار را دوباره تنظیم می کند ، بنابراین عضوی اهدا کننده را به نظر می رسد که انگار خود آن است ، و نیاز به داروهای سرکوب سیستم ایمنی بدن را برای مدت طولانی از بین می برد. رشد اندام آسان نیست. تکنسین ها باید اطمینان حاصل کنند که سلول های بنیادی به نوع صحیح سلول تخصصی مورد نیاز برای اندام خاصی تبدیل می شوند و این سلول ها در نسبت و موقعیت مناسب قرار دارند. در سال 2021 ، ما بیشتر فناوری مورد نیاز برای رشد اندام های پیچیده را خواهیم دید. محققان در بسیاری از آزمایشگاه ها در حال کار بر روی بهبود بیوراکتورها هستند – ماشینهایی که شرایط دقیق مانند دما ، رطوبت ، مواد مغذی ، اکسیژن و حرکت را برای ایجاد اندامها و تقلید از عملکرد آنها در بدن فراهم می کنند. در سال 2021 ، محققان همچنین دانش ما را گسترش می دهند سلولهای بنیادی به عنوان مثال ، در آزمایشگاه من ، ما در حال کار بر روی مری مصنوعی هستیم تا درک بهتری از نحوه رفتار این سلول ها برای ایجاد ساختار پیچیده ارگان داشته باشیم که عملکرد فیزیولوژیکی آن را تضمین می کند.
توالی DNA نسل بعدی همچنین به ما امکان می دهد تا به سرعت و با نهایت دقت رمزگشایی کنیم که کدام ژن ها در یک بافت مشخص بیان می شوند و تا چه اندازه. این بدان معناست که ما می توانیم دقیقاً نحوه مقایسه اعضای مصنوعی بدن با قسمتهای طبیعی را کشف کنیم ، که این یک مسئله مهم است ، خصوصاً اینکه می خواهیم این اعضای جدید یک عمر دوام داشته باشند. پائولا بونفانتی رهبر گروه آزمایشگاه زیست سلولهای بنیادی اپیتلیال و پزشکی احیا در موسسه فرانسیس کریک
