Մարդկության հետինդուստրիալ զարգացման տեմպերը, մասնավորապես գիտությունն ու տեխնոլոգիան, այնքան մեծ են, որ 100 տարի առաջ չէին կարող պատկերացնել: Այն, ինչ նախկինում կարդացվում էր միայն հանրաճանաչ գիտաֆանտաստիկ գրքում, այժմ հայտնվել է իրական աշխարհում։
Բժշկության զարգացման մակարդակը 21-րդ դարում ավելի բարձր է, քան երբևէ. Այն հիվանդությունները, որոնք նախկինում մահացու էին համարվում, այսօր հաջողությամբ բուժվում են։ Սակայն ուռուցքաբանության, ՁԻԱՀ-ի եւ բազմաթիվ այլ հիվանդությունների խնդիրները դեռ չեն լուծվել։ Բարեբախտաբար, մոտ ապագայում այս խնդիրների լուծումը կլինի, որոնցից մեկը կլինի մարդու օրգանների մշակումը։
Կենսաճարտարագիտության հիմունքներ
Գիտությունը, օգտագործելով կենսաբանության տեղեկատվական հիմքը և իր խնդիրները լուծելու համար օգտագործելով վերլուծական և սինթետիկ մեթոդները, ծագել է ոչ այնքան վաղուց: Ի տարբերություն սովորական ճարտարագիտության, որն իր գործունեության համար օգտագործում է տեխնիկական գիտությունները, հիմնականում մաթեմատիկա և ֆիզիկա, բիոինժեներությունը ավելի հեռուն է գնում և օգտագործում է նորարարական մեթոդներ մոլեկուլային կենսաբանության տեսքով:
Նորաստեղծ գիտատեխնիկական ոլորտի հիմնական խնդիրներից է արհեստական օրգանների մշակումը լաբորատորիայում՝ հետագա փոխպատվաստման նպատակով այն հիվանդի օրգանիզմ, ում օրգանը վնասվել է կամ փչացել է։ Հիմնվելով եռաչափ բջջային կառուցվածքների վրա՝ գիտնականներին հաջողվել է առաջադիմել մարդու օրգանների գործունեության վրա տարբեր հիվանդությունների և վիրուսների ազդեցության ուսումնասիրության մեջ։
Ցավոք, առայժմ դրանք ոչ թե լիարժեք օրգաններ են, այլ միայն օրգանելներ՝ ռուդիմենտներ, բջիջների և հյուսվածքների անավարտ հավաքածու, որոնք կարող են օգտագործվել միայն որպես փորձարարական նմուշներ: Դրանց գործունակությունը և կենսունակությունը փորձարկվում են փորձարարական կենդանիների, հիմնականում տարբեր կրծողների վրա։
Պատմական անդրադարձ. Տրանսպլանտոլոգիա
Կենսաճարտարագիտության՝ որպես գիտության աճին նախորդել է կենսաբանության և այլ գիտությունների զարգացման երկար ժամանակաշրջան, որի նպատակն էր ուսումնասիրել մարդու մարմինը։ Դեռևս 20-րդ դարի սկզբին դրա զարգացման խթան ստացավ փոխպատվաստումը, որի խնդիրն էր ուսումնասիրել դոնորական օրգան այլ անձի փոխպատվաստելու հնարավորությունը։ Դոնորական օրգանները որոշ ժամանակ պահպանելու տեխնիկայի ստեղծումը, ինչպես նաև փոխպատվաստման համար փորձի և մանրամասն ծրագրերի առկայությունը թույլ տվեցին վիրաբույժներին ամբողջ աշխարհից 60-ականների վերջին հաջողությամբ փոխպատվաստել այնպիսի օրգաններ, ինչպիսիք են սիրտը, թոքերը, երիկամները:
Այս պահին փոխպատվաստման սկզբունքն առավել արդյունավետ է այն դեպքում, երբ հիվանդը գտնվում է մահացու վտանգի մեջ։ Հիմնական խնդիրը դոնորական օրգանների սուր պակասն է։ Հիվանդները կարող ենտարիներ շարունակ սպասել իրենց հերթին՝ չսպասելով դրան։ Բացի այդ, մեծ է վտանգը, որ փոխպատվաստված դոնորական օրգանը չի կարող արմատավորվել ռեցիպիենտի մարմնում, քանի որ հիվանդի իմունային համակարգի կողմից այն կհամարվի որպես օտար առարկա։ Ի հակադրություն այս երևույթի, հայտնագործվեցին իմունոպրեսանտներ, որոնք, սակայն, ավելի շուտ հաշմանդամ են դարձնում, քան բուժում. մարդու իմունիտետը աղետալիորեն թուլանում է։
Արհեստական ստեղծագործության առավելությունները փոխպատվաստման նկատմամբ
Օրգանների աճեցման և դոնորից փոխպատվաստման մեթոդի հիմնական մրցակցային տարբերություններից մեկն այն է, որ լաբորատոր պայմաններում օրգանները կարող են արտադրվել ապագա ստացողի հյուսվածքների և բջիջների հիման վրա: Հիմնականում օգտագործվում են ցողունային բջիջներ, որոնք ունեն որոշակի հյուսվածքների բջիջների տարբերվելու հատկություն։ Գիտնականը կարողանում է վերահսկել այս գործընթացը դրսից, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է մարդու իմունային համակարգի կողմից օրգանի հետագա մերժման ռիսկը։
Ավելին, օրգանների արհեստական մշակման մեթոդը կարող է արտադրել դրանց անսահմանափակ քանակություն՝ դրանով իսկ բավարարելով միլիոնավոր մարդկանց կենսական կարիքները։ Զանգվածային արտադրության սկզբունքը զգալիորեն կնվազեցնի օրգանների գինը՝ փրկելով միլիոնավոր կյանքեր և զգալիորեն մեծացնելով մարդկանց գոյատևումը և հետ մղելով կենսաբանական մահվան ամսաթիվը։
Ձեռքբերումներ բիոինժեներության ոլորտում
Այսօր գիտնականներին հաջողվել է աճեցնել ապագա օրգանների հիմքերը՝ օրգանելներ, որոնց վրա փորձարկվում են տարբեր հիվանդություններ, վիրուսներ և վարակներ՝ գործընթացը հետագծելու համար:վարակների և հակազդեցությունների մշակում: Օրգանելների աշխատանքի հաջողությունը ստուգվում է՝ դրանք փոխպատվաստելով կենդանիների՝ նապաստակների, մկների օրգանիզմ:
Հարկ է նաև նշել, որ բիոինժեներությունը որոշակի հաջողությունների է հասել լիարժեք հյուսվածքների ստեղծման և նույնիսկ ցողունային բջիջներից օրգանների աճեցման գործում, որոնք, ցավոք, դեռևս չեն կարող փոխպատվաստվել մարդուն իրենց անգործունակության պատճառով։ Այնուամենայնիվ, այս պահին գիտնականները սովորել են, թե ինչպես արհեստականորեն ստեղծել աճառ, արյունատար անոթներ և կապող այլ տարրեր։
Մաշկի և ոսկորների
Ոչ վաղ անցյալում Կոլումբիայի համալսարանի գիտնականներին հաջողվեց ստեղծել ոսկրային բեկոր, որը կառուցվածքով նման է ստորին ծնոտի հոդին, որը միացնում է այն գանգի հիմքին: Բեկորը ստացվել է ցողունային բջիջների օգտագործմամբ, ինչպես օրգանների մշակման ժամանակ։ Քիչ անց իսրայելական Bonus BioGroup ընկերությանը հաջողվեց հնարել մարդու ոսկորը վերստեղծելու նոր մեթոդ, որը հաջողությամբ փորձարկվեց կրծողի վրա՝ արհեստականորեն աճեցված ոսկորը փոխպատվաստվեց նրա թաթերից մեկի մեջ։ Այս դեպքում կրկին օգտագործվել են ցողունային բջիջներ, միայն դրանք ստացվել են հիվանդի ճարպային հյուսվածքից և այնուհետև տեղադրվել գելանման ոսկրային շրջանակի վրա։
2000-ականներից ի վեր բժիշկները այրվածքները բուժելու համար օգտագործում են մասնագիտացված հիդրոգելներ և վնասված մաշկի բնական վերականգնման մեթոդներ: Ժամանակակից փորձարարական տեխնիկան հնարավորություն է տալիս մի քանի օրվա ընթացքում բուժել ծանր այրվածքները։ Այսպես կոչված Skin Gun սփրեյներըվնասված մակերեսի վրա հիվանդի ցողունային բջիջների հետ հատուկ խառնուրդ: Կան նաև լուրջ առաջընթացներ արյան և ավշային անոթներով կայուն գործող մաշկ ստեղծելու գործում:
Բջիջներից աճող օրգաններ
Վերջերս Միչիգանից գիտնականներին հաջողվել է աճեցնել մկանային հյուսվածքի լաբորատոր հատվածում, որը, սակայն, օրիգինալից կիսով չափ թույլ է։ Նմանապես, Օհայոյի գիտնականները ստեղծել են ստամոքսի եռաչափ հյուսվածքներ, որոնք կարողացել են արտադրել մարսողության համար անհրաժեշտ բոլոր ֆերմենտները:
Ճապոնացի գիտնականներն արել են գրեթե անհնարինը` զարգացրել լիարժեք գործող մարդու աչքը: Փոխպատվաստման խնդիրն այն է, որ դեռ հնարավոր չէ աչքի օպտիկական նյարդը կցել ուղեղին։ Տեխասում հնարավոր է եղել նաև արհեստականորեն թոքեր աճեցնել բիոռեակտորում, բայց առանց արյան անոթների, ինչը կասկածի տակ է դնում դրանց աշխատանքը։
Զարգացման հեռանկարներ
Շատ չի անցնի պատմության այն պահը, երբ մարդուն կարող են փոխպատվաստել արհեստական պայմաններում ստեղծված օրգանների և հյուսվածքների մեծ մասը։ Արդեն ամբողջ աշխարհից գիտնականները մշակել են նախագծեր, փորձարարական նմուշներ, որոնցից մի քանիսը բնօրինակներին չեն զիջում։ Մաշկը, ատամները, ոսկորները, բոլոր ներքին օրգանները որոշ ժամանակ անց կարող են ստեղծվել լաբորատորիաներում և վաճառվել կարիքավոր մարդկանց։
Նոր տեխնոլոգիաները նույնպես արագացնում են բիոինժեներիայի զարգացումը։ Մարդկային կյանքի բազմաթիվ ոլորտներում լայն տարածում գտած 3D տպագրությունը օգտակար կլինիորպես նոր օրգանների աճի մաս: 2006 թվականից ի վեր 3D կենսատպիչները փորձնականորեն օգտագործվում են, և ապագայում նրանք կկարողանան ստեղծել կենսաբանական օրգանների 3D աշխատունակ մոդելներ՝ բջջային մշակույթները կենսահամատեղելի հիմքի վրա փոխանցելու միջոցով:
Ընդհանուր եզրակացություն
Կենսաճարտարագիտությունը որպես գիտություն, որի նպատակը հյուսվածքների և օրգանների մշակումն է դրանց հետագա փոխպատվաստման համար, ծնվել է ոչ վաղ անցյալում։ Այն թռիչքային տեմպը, որով նա առաջադիմում է, նշանավորվում է նշանակալի ձեռքբերումներով, որոնք ապագայում կփրկեն միլիոնավոր կյանքեր:
Ցողունային բջիջներով աճեցված ոսկորները և ներքին օրգանները կվերացնեն դոնորական օրգանների կարիքը, որոնք արդեն իսկ պակասում են։ Արդեն գիտնականները բազմաթիվ զարգացումներ ունեն, որոնց արդյունքները դեռ այնքան էլ արդյունավետ չեն, բայց ունեն մեծ ներուժ։
