تُستخدم التركيبات المهندسة بالأنسجة لإنشاء بدائل بيولوجية لاستعادة أو تحسين أداء الأنسجة. يمكن الحصول على الخلايا ، كعنصر من مكونات الهيكل ، من مصادر مختلفة وتقع عليها مراحل مختلفةالتمايز من خلايا سيئة التمايز إلى خلايا متخصصة شديدة التمايز. يعد ملء المصفوفة المحضرة بالخلايا مشكلة ملحة في الطب الحيوي الحديث. في هذه الحالة ، تؤثر خصائص سطح المصفوفة على استعمار الخلايا ، بما في ذلك ارتباط الخلايا وتكاثرها على طول المصفوفة.
تستخدم الطرق المعروفة حاليًا للحصول على التركيبات المهندسة للأنسجة تحضير تعليق الخلية والتطبيق المادي لهذا التعليق على مادة متوافقة حيويًا عن طريق الترسيب التدريجي لثقافة التعليق مع تكوين طبقة أحادية ووضع المادة في محلول من أجل وقت طويل كافٍ لكي تخترق الخلايا الحجم الكامل للمادة ، وكذلك لاستخدام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. تقدم طرق مختلفةتشكيل الأنسجة المعادلة للأعضاء الداخلية المجوفة ، مثل مجرى البول والمثانة والقناة الصفراوية والقصبة الهوائية.
الأبحاث السريرية[ | ]
تمت دراسة الإنشاءات المهندسة بالأنسجة بناءً على المواد المتوافقة حيوياً في الأبحاث السريريةعلى مرضى المسالك البولية والجلدية.
أنظر أيضا [ | ]
ملاحظاتتصحيح [ | ]
- ، Fox C.F. هندسة الأنسجة: وقائع ورشة عمل عقدت في Granlibakken ، بحيرة تاهو ، كاليفورنيا ، 26-29 فبراير ، 1988. - Alan R. Liss ، 1988. - T. 107.
- أتالا أ ، كاسبر إف ك ، ميكوس أ.الأنسجة المعقدة الهندسية // علوم الطب المترجم. - 2012. - ت 4 ، رقم 160. - س 160rv12. - ISSN 1946-6234. - DOI: 10.1126 / scitranslmed.3004890.
- Vasyutin I.A.، Lyundup A.V.، Vinarov A.Z.، Butnaru D.V.، Kuznetsov S.L.إعادة بناء مجرى البول باستخدام تقنيات هندسة الأنسجة. (روس) // نشرة الأكاديمية الروسية علوم طبية... - 2017. - T. 72، No. 1. - س 17-25. - ISSN 2414-3545. - دوى: 10.15690 / vramn771.
- Baranovskiy DS، Lundup A.V.، Parshin V.D.الحصول على ظهارة مهدبة وظيفية كاملة في المختبر لهندسة أنسجة القصبة الهوائية (بالروسية) // نشرة الأكاديمية الروسية للعلوم الطبية. - 2015. - T. 70، No. 5. - ص 561-567. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690 / vramn.v70.i5.1442.
- لورانس بي جيه ، ماديهالي إس في.استعمار الخلية في المصفوفات المسامية ثلاثية الأبعاد القابلة للتحلل // التصاق الخلية والهجرة. - 2008. - ت 2 ، رقم 1. - ص 9-16.
- ميرونوف ف وآخرون. طباعة الأعضاء: هندسة الأنسجة ثلاثية الأبعاد بمساعدة الكمبيوتر // اتجاهات في التكنولوجيا الحيوية. - 2003. - ت. 21. - لا. 4. - س 157-161. دوى:
) — إنشاء أنسجة وأعضاء جديدة لإعادة البناء العلاجي للعضو المتضرر عن طريق توصيل الهياكل الداعمة والإشارات الجزيئية والميكانيكية للتجديد إلى المنطقة المرغوبة.
وصف
يمكن أن تقضي الغرسات التقليدية المصنوعة من مواد خاملة فقط على أوجه القصور الجسدية والميكانيكية للأنسجة التالفة. الهدف من هندسة الأنسجة هو استعادة الوظائف البيولوجية (الأيضية) ، أي تجديد الأنسجة ، بدلاً من مجرد استبدالها بمواد اصطناعية.
يتضمن إنشاء غرسة نسيجية (طعم) عدة مراحل:
- اختيار وزراعة مواد الخلايا الخاصة أو المتبرع بها ؛
- تطوير مادة حاملة خاصة للخلايا (مصفوفة) بناءً على مواد متوافقة حيوياً ؛
- تطبيق ثقافة الخلية على مصفوفة وانتشار الخلية في مفاعل حيوي مع شروط خاصةزراعة؛
- الإدخال المباشر للطُعم في منطقة العضو المصاب أو وضعه الأولي في منطقة مزودة جيدًا بالدم من أجل النضج وتشكيل دوران الأوعية الدقيقة داخل الكسب غير المشروع (التصنيع المسبق).
يمكن أن تكون المادة الخلوية خلايا من أنسجة متجددة أو خلايا جذعية. تُستخدم المواد الاصطناعية الخاملة بيولوجيًا ، والمواد القائمة على البوليمرات الطبيعية (الشيتوزان ، والألجينات ، والكولاجين) ، بالإضافة إلى المواد المركبة الحيوية لإنشاء مصفوفات الكسب غير المشروع. على سبيل المثال ، المعادلات أنسجة العظامتم الحصول عليها عن طريق التمايز الموجه للخلايا الجذعية لنخاع العظام ، دم الحبل السريأو الأنسجة الدهنية. ثم يتم تطبيق بانيات العظم الناتجة (الخلايا العظمية الفتية المسؤولة عن نموها) على مواد مختلفة تدعم انقسامها - عظام المتبرع ، ومصفوفات الكولاجين ، وهيدروكسيباتيت المسامي ، وما إلى ذلك. تُستخدم الآن معادلات الجلد الحي التي تحتوي على خلايا الجلد المتبرع بها أو الخاصة بها على نطاق واسع في الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا وايطاليا. تسمح هذه التصميمات بتحسين التئام الحروق الشديدة. يتم تطوير الطعوم أيضًا في أمراض القلب (صمامات القلب الاصطناعية ، إعادة بناء الأوعية الكبيرة والشبكات الشعرية) ؛ لاستعادة الجهاز التنفسي (الحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية) ، الأمعاء الدقيقةوالكبد وأعضاء الجهاز البولي والغدد إفراز داخليوالخلايا العصبية. تستخدم المعادن في هندسة الأنسجة للتحكم في نمو الخلايا من خلال العمل عليها المجالات المغناطيسيةاتجاهات مختلفة. على سبيل المثال ، بهذه الطريقة ، كان من الممكن ليس فقط إنشاء نظائر لهياكل الكبد ، ولكن أيضًا هياكل معقدة مثل عناصر شبكية العين. أيضًا ، توفر المواد التي تم إنشاؤها باستخدام طريقة الطباعة الحجرية بالحزمة الإلكترونية (EBL) أسطحًا مصفوفة بمقياس النانو تشكيل فعالزرع العظام. إن إنشاء الأنسجة والأعضاء الاصطناعية سيجعل من الممكن التخلي عن زرع معظم أعضاء المتبرعين ، وسيحسن نوعية حياة المرضى وبقائهم على قيد الحياة.
المؤلفون
- ناروديتسكي بوريس سافيليفيتش
- نيسترينكو لودميلا نيكولاييفنا
مصادر ال
- تقنية النانو في هندسة الأنسجة // نانومتر. -www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html
- خلايا جذعية// ويكيبيديا ، الموسوعة المجانية.www.ru.wikipedia.org / wiki / Stem_cells (تاريخ الوصول: 10/12/2009).
المادة الخاصة بالمسابقة "bio / mol / text": حلم بيتر الأول "بفتح نافذة على أوروبا" ، والعلماء في عصرنا - نافذة على الطب الحديث... ينعكس الجمع بين "الطب + التكنولوجيا الحيوية" في هندسة الأنسجة - وهي تقنية تفتح إمكانية استعادة الأعضاء المفقودة دون زرع. أساليب هندسة الأنسجة ونتائجها ملفتة للنظر: هذا هو إنتاج أعضاء وأنسجة حية (وليس اصطناعية!). تجديد الأنسجة طباعة ثلاثية الأبعاد للأوعية الدموية ؛ استخدام الخيوط الجراحية "ذوبان" في الجسم وأكثر من ذلك بكثير.
في العقود الأخيرة ، ظهرت بوضوح الاتجاهات المقلقة المتمثلة في شيخوخة السكان وزيادة عدد الأمراض وإعاقة الأشخاص في سن العمل ، الأمر الذي يتطلب بشكل عاجل تطوير وتنفيذ الممارسة السريريةجديدة وأكثر كفاءة و الطرق المتاحة علاج إعادة التأهيلمريض. يوضح الشكل 1 كيف تتغير بنية الأمراض في الوقت الحاضر.
يقدم العلم والتكنولوجيا اليوم عدة طرق بديلة لاستعادة أو استبدال الأنسجة والأعضاء التالفة أو المريضة:
- زرع.
- غرس [عامة]
- هندسة الانسجة.
في إطار هذه المقالة ، سوف نتناول المزيد من التفاصيل حول إمكانيات وآفاق هندسة الأنسجة.
هندسة الأنسجة هي تقنية مبتكرة حديثة
جوهريا نهج جديد - هندسة الخلايا والأنسجة- هو أحدث تقدم في مجال البيولوجيا الجزيئية والخلوية. فتح هذا النهج آفاقًا واسعة لإنشاء تقنيات طبية حيوية فعالة ، والتي أصبحت بفضلها استعادة ممكنةتلف الأنسجة والأعضاء وعلاج عدد من الأمراض الأيضية الحادة لدى الإنسان.
الغرض من هندسة الأنسجة- تصميم الأنسجة أو الأعضاء الحية والنمو خارج جسم الإنسان من أجل زرعها لاحقًا للمريض من أجل استبدال أو تحفيز تجديد العضو أو الأنسجة التالفة. بمعنى آخر ، يجب استعادة موقع الخلل ثلاثي الأبعادهيكل النسيج.
من المهم ملاحظة أن الغرسات التقليدية المصنوعة من مواد خاملة يمكن فقط القضاء عليها جسدي - بدنيو ميكانيكيعيوب الأنسجة التالفة - على عكس الأنسجة التي تم الحصول عليها بطريقة الهندسة ، والتي تستعيد ، بما في ذلك بيولوجي(التمثيل الغذائي) وظائف. أي أن تجديد الأنسجة يحدث ، وليس مجرد استبداله بمواد اصطناعية.
ومع ذلك ، لتطوير وتحسين طرق الطب الترميمي القائمة على هندسة الأنسجة ، من الضروري إتقان مواد وظيفية جديدة عالية. يجب أن تُضفي هذه المواد ، المستخدمة في إنتاج النباتات الحيوية ، الخصائص المتأصلة في الأنسجة الحية للتركيبات المهندسة الأنسجة:
- القدرة على الشفاء الذاتي.
- القدرة على الحفاظ على إمدادات الدم.
- القدرة على تغيير الهيكل والخصائص استجابة للعوامل بيئةبما في ذلك الضغط الميكانيكي.
الخلايا والمصفوفات - أساسيات هندسة الأنسجة
معظم عنصر مهمالنجاح هو وجود العدد المطلوب من الخلايا النشطة وظيفيًا القادرة على التمييز ، والحفاظ على النمط الظاهري المقابل وأداء معين وظائف بيولوجية... يمكن أن يكون مصدر الخلايا أنسجة الجسم و اعضاء داخلية... من الممكن استخدام الخلايا المناسبة من مريض يحتاج إلى علاج ترميمي أو من قريب(خلايا ذاتية التولد). يمكن استخدام الخلايا من أصول مختلفة، بما في ذلك الخلايا الأولية (الشكل 2) والجذعية (الشكل 3).
الشكل 2. الخلية البشرية الأولية.
مكتبة اتحاد كيوكوشنكاي في يوجنورالسك
الخلايا الأوليةهي خلايا ناضجة من نسيج معين يمكن أن تؤخذ مباشرة من كائن متبرع ( فيفو السابقين) جراحيا... إذا تم أخذ الخلايا الأولية من كائن متبرع معين ، وبالتالي كان من الضروري زرع هذه الخلايا فيه كمتلقي ، عندئذٍ يتم استبعاد احتمال رفض النسيج المزروع ، نظرًا لوجود أقصى توافق مناعي ممكن من الأساسي الخلايا والمتلقي. ومع ذلك ، فإن الخلايا الأولية ، كقاعدة عامة ، غير قادرة على الانقسام - فقدرتها على التكاثر والنمو منخفضة. عند زراعة هذه الخلايا في المختبر(من خلال هندسة الأنسجة) بالنسبة لبعض أنواع الخلايا ، يمكن عدم التمايز ، أي فقدان خصائص فردية محددة. على سبيل المثال ، غالبًا ما تنتج الخلايا الغضروفية التي يتم إدخالها في المزرعة خارج الجسم غضروفًا ليفيًا وليس غضروفًا شفافًا.
نظرًا لأن الخلايا الأولية غير قادرة على الانقسام وقد تفقد خصائصها المحددة ، فقد نشأت الحاجة إلى مصادر بديلة للخلايا لتطوير تقنيات هندسة الخلايا. أصبحت الخلايا الجذعية بديلاً من هذا القبيل.
لتوجيه التنظيم ودعم نمو الخلايا وتمايزها أثناء إعادة بناء الأنسجة التالفة ، يلزم وجود ناقل خلية خاص - مصفوفة، وهي شبكة ثلاثية الأبعاد تشبه الإسفنج أو الحجر الخفاف (الشكل 4). لإنشاءها ، يتم استخدام مواد اصطناعية خاملة بيولوجيًا ، ومواد تعتمد على البوليمرات الطبيعية (الشيتوزان ، والألجينات ، والكولاجين) والمركبات الحيوية. على سبيل المثال ، يتم الحصول على معادلات الأنسجة العظمية عن طريق التمايز الموجه للخلايا الجذعية من نخاع العظم ، ودم الحبل السري ، أو الأنسجة الدهنية إلى بانيات العظم ، والتي يتم تطبيقها بعد ذلك على مواد مختلفة تدعم تقسيمها (على سبيل المثال ، عظام المتبرع ، ومصفوفات الكولاجين ، إلخ. .).
إستراتيجية هندسة الأنسجة "ذات العلامات التجارية"
اليوم إحدى استراتيجيات هندسة الأنسجة هي كما يلي:
- اختيار وزراعة الخلايا الجذعية الخاصة أو المتبرع بها.
- تطوير مادة حاملة خاصة للخلايا (مصفوفة) بناءً على مواد متوافقة حيوياً.
- تطبيق مزرعة خلوية على مصفوفة وانتشار الخلية في مفاعل حيوي مع ظروف زراعة خاصة.
- الإدخال المباشر لبنية نسيجية في منطقة العضو المصاب أو وضعها الأولي في منطقة مزودة جيدًا بالدم من أجل النضج وتشكيل دوران الأوعية الدقيقة داخل الهيكل (التصنيع المسبق).
تختفي السقالات تمامًا بعد مرور بعض الوقت على الانغراس في الكائن الحي المضيف (اعتمادًا على معدل نمو الأنسجة) ، وستبقى الأنسجة الجديدة فقط في موقع الخلل. من الممكن أيضًا إدخال مصفوفة تحتوي على أنسجة جديدة مكونة جزئيًا بالفعل ("مركب حيوي"). بالطبع ، بعد الزرع ، يجب أن يحتفظ الهيكل المصمم هندسيًا بهيكله ووظائفه لفترة زمنية كافية لاستعادة الأنسجة التي تعمل بشكل طبيعي في موقع الخلل ، والتكامل مع الأنسجة المحيطة. ولكن ، لسوء الحظ ، لم يتم بعد إنشاء المصفوفات المثالية التي تلبي جميع الشروط اللازمة.
أوعية دموية من الطابعة
فتحت تقنيات هندسة الأنسجة الواعدة إمكانية إنشاء مختبرات لأنسجة وأعضاء حية ، لكن العلم لا يزال عاجزًا قبل تكوين الأعضاء المعقدة. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة نسبيًا ، قام العلماء بقيادة الدكتور جونتر توفار ( غونتر توفار) من جمعية فراونهوفر في ألمانيا حققوا تقدمًا هائلاً في هندسة الأنسجة - فقد طوروا تقنية تكوين الأوعية الدموية. لكن يبدو أنه كان من المستحيل إنشاء هياكل شعرية بشكل مصطنع ، حيث يجب أن تكون مرنة ومرنة وصغيرة الشكل وتتفاعل في نفس الوقت مع الأنسجة الطبيعية. من الغريب أن تقنيات الإنتاج جاءت للإنقاذ - وهي طريقة للنماذج الأولية السريعة (بمعنى آخر ، الطباعة ثلاثية الأبعاد). من المفهوم أن نموذجًا ثلاثي الأبعاد معقدًا (في حالتنا ، وعاء دموي) مطبوع على صورة ثلاثية الأبعاد طابعة نافثة للحبرباستخدام "الحبر" الخاص (الشكل 5).
تقوم الطابعة بتطبيق المواد في طبقات ، وفي أماكن معينة يتم ربط الطبقات كيميائيًا. لاحظ ، مع ذلك ، أن الطابعات ثلاثية الأبعاد ليست دقيقة بما يكفي لأصغر الشعيرات الدموية. في هذا الصدد ، تم تطبيق طريقة البلمرة متعددة الفوتون ، المستخدمة في صناعة البوليمر. نبضات الليزر القصيرة والمكثفة التي تعالج المادة تثير الجزيئات بقوة لدرجة أنها تتفاعل مع بعضها البعض لتشكيل سلاسل طويلة. وهكذا ، تتبلمر المادة وتصبح صلبة ، لكنها مرنة ، مثل المواد الطبيعية. يمكن التحكم في هذه التفاعلات بحيث يمكن استخدامها لإنشاء هياكل أصغر من "مخطط" ثلاثي الأبعاد.
ولكي تلتصق الأوعية الدموية التي تم إنشاؤها بخلايا الجسم ، يتم دمج الهياكل البيولوجية المعدلة (على سبيل المثال ، الهيبارين) والبروتينات "المرساة" فيها أثناء تصنيع الأوعية. في المرحلة التالية ، الخلايا البطانية (طبقة واحدة من الخلايا المسطحة المبطنة السطح الداخليالأوعية الدموية) - حتى لا تلتصق مكونات الدم بالجدران نظام الأوعية الدموية، وتم نقلهم بحرية على طوله.
ومع ذلك ، قبل أن تتمكن بالفعل من زرع الأعضاء المزروعة في المختبر بأعضائها الأوعية الدمويةسوف يمر بعض الوقت.
تعال يا روسيا ، تعال إلى الأمام!
بدون تواضع كاذب ، يمكننا القول أنه في روسيا أيضًا ، أساس علمي ل تطبيق عمليالمواد الطبية الحيوية من جيل جديد. تم اقتراح تطور مثير للاهتمام من قبل عالم شاب من Krasnoyarsk Ekaterina Igorevna Shishatskaya (الشكل 6) - بوليمر قابل للذوبان متوافق حيويًا بيوبلاستوتان... تشرح جوهر تطورها ببساطة: حاليًا ، يعاني الممارسون الطبيون من نقص كبير في المواد التي يمكن أن تحل محل الشرائح جسم الانسان... تمكنا من تصنيع مادة فريدة قادرة على استبدال عناصر الأعضاء والأنسجة البشرية "... سيجد تطوير Ekaterina Igorevna التطبيق ، أولاً وقبل كل شيء ، في الجراحة. "أبسطها ، على سبيل المثال ، الخيوط الجراحية المصنوعة من البوليمر الخاص بنا ، والتي تذوب بعد التئام الجرح.، - يقول Shishatskaya. - يمكنك أيضًا عمل إدخالات خاصة في الأوعية - الدعامات. هذه أنابيب صغيرة مجوفة تُستخدم لتوسيع الوعاء. بعد مرور بعض الوقت على العملية ، تتم استعادة الوعاء ويذوب بديل البوليمر " .
أول تجربة لزراعة الأنسجة المصممة هندسيًا في العيادة
الشكل 7. باولو ماتشياريني، التي عقدت صفها الرئيسي بعنوان "تقنيات الخلايا لهندسة الأنسجة ونمو الأعضاء" في موسكو في عام 2010.
في خريف 2008 ، رئيس عيادة جامعة برشلونة (إسبانيا) وكلية الطب في هانوفر (ألمانيا) ، البروفيسور باولو ماتشياريني ( باولو ماكياريني؛ أرز. 7) أجرى أول عملية زرع ناجحة من الهندسة الحيوية تعادل القصبة الهوائية لمريض مع تضيق 3 سم من القصبة الهوائية الرئيسية اليسرى (الشكل 8).
تم أخذ قطعة مقاس 7 سم من القصبة الهوائية الجثثية كمصفوفة للكسب غير المشروع في المستقبل. النسيج الضاموالخلايا المانحة ومستضدات التوافق النسيجي. تتألف عملية التنقية من 25 دورة إبطال مفعول باستخدام 4٪ صوديوم ديوكسيكولات و ديوكسي ريبونوكلياز 1 (استغرقت العملية 6 أسابيع). بعد كل دورة من التفتيت ، تم إجراء فحص نسيجي للأنسجة لتحديد عدد الخلايا المنواة المتبقية ، بالإضافة إلى دراسة كيميائية مناعية لوجود مستضدات التوافق النسيجي HLA-ABC و HLA-DR و HLA-DP و HLA- DQ في الأنسجة. بفضل مفاعل حيوي من تصميمهم الخاص (الشكل 9) ، طبق العلماء بالتساوي تعليقًا خلويًا مع حقنة على سطح قسم يدور ببطء من القصبة الهوائية. ثم تم تدوير الكسب غير المشروع ، نصف مغمور في وسط الاستزراع ، حول محوره من أجل الاتصال بالخلايا بالوسط والهواء بالتناوب.
الشكل 9. مفاعل حيوي لإنشاء ما يعادل القصبة الهوائية هندسيا الأنسجة. أ- رسم تخطيطي لمفاعل حيوي ، منظر جانبي. ب- ختم المفاعل الحيوي. الخامس- مفاعل حيوي لهندسة أنسجة معادلة للقصبة الهوائية فى الموقع. جي- مفاعل حيوي بعد إزالة ما يعادل القصبة الهوائية. د- عرض مكافئ القصبة الهوائية قبل العملية مباشرة.
كان المكافئ الرغامي في المفاعل الحيوي لمدة 96 ساعة ؛ ثم تم زرعها للمريض. خلال العملية ، تمت إزالة القصبة الهوائية اليسرى الرئيسية وجزء القصبة الهوائية الذي كان مجاورًا له تمامًا. تم خياطة الكسب غير المشروع في الفجوة الناتجة ، وتم التغلب على بعض التناقض بين أقطار تجويف المكافئ المصمم للأنسجة وقصبة المتلقي بسبب مرونة الأنسجة المانحة.
بعد عشرة أيام من العملية ، خرج المريض من العيادة بدون علامات توقف التنفسوالاستجابة المناعية لرفض الكسب غير المشروع. وفق التصوير المقطعي، بمساعدة تم إجراء إعادة البناء الافتراضية ثلاثية الأبعاد الجهاز التنفسي، فإن المكافئ المصمم على شكل نسيج لا يمكن تمييزه عمليًا عن القصبات الهوائية للمريض (الشكل 10).
;. بريد يومي;هندسة الانسجةهو علم تصميم وتصنيع الأنسجة ، بما في ذلك العظام والأنسجة العضلية الهيكلية الأخرى. يعتمد كل من هندسة الأنسجة والتشكل على ثلاثة مكونات - إشارات مورفوجينية ، وخلايا جذعية مختصة ، وهياكل سقالة. ترميم الأنسجة العضلية الهيكلية يعمم كلا من التطور الجنيني والتشكل. مورفوجينيسيس هي مجموعة نامية من العلوم تدرس تكوين الهياكل ، الهيكل العامالجسم في طريقه إلى وظائف الكبار.
لذلك ، يجب استخدام النبضات التي ينطوي عليها التشكل في هندسة أنسجة العظام. لبروتينات العظام المورفوجينية وظيفة موجهة على نطاق واسع (متعددة الاتجاهات) في التكوين الأولي للهياكل ، وتمايز الخلايا ، وترميم العظام والغضاريف المفصلية. تعتمد قدرة العظم على تغييره (القدرة الترفيهية) على البروتينات المورفوجينية للعظم في مصفوفة العظام. تعمل البروتينات العظمية المكونة من خلال المستقبلات و Smads 1 و 5 و 8 لتحفيز خطوط الخلايا الغضروفية والعظام. يعتمد استتباب العظام والغضاريف المصممة هندسيًا على الحفاظ على المصفوفة خارج الخلية والميكانيكا الحيوية. استخدام البروتينات العظمية المورفوجينية في العلاج الجينيوإطلاق الخلايا الجذعية في سقالات المحاكاة الحيوية خارج الخلية يؤدي إلى وظائف العظام. في الختام ، تجدر الإشارة إلى أن عصرنا هو وقت الاكتشافات المثيرة في مجال هندسة الأنسجة الوظيفية ، ونبضات العظام ، والهياكل الهيكلية والخلايا الجذعية.
من التحديات التي يواجهها جراح العظام ترميم وإعادة بناء جزء كبير من العظم الهيكلي المتضرر نتيجة الإزالة. ورم خبيثعظام أو إصابات. على الرغم من أن الكسب غير المشروع الخيفي لقطاعات العظام الكبيرة قد اكتسب قبولًا متزايدًا ، إلا أن له عيوب الكسور المحتملة. مشكلة كسور العظام لدى مرضى هشاشة العظام بعد سن اليأس أو النقائل الناتجة عن سرطان الثدي أو البروستات، واضطرابات التمثيل الغذائي مثل مرض السكري تتطلب مبادئ هندسة الأنسجة ليتم تطبيقها على العظام.
هندسة الأنسجة هو علم تصميم وتصنيع أنسجة جديدة للإصلاح الوظيفي الأعضاء التالفةواستبدال أجزاء الجسم المفقودة بسبب السرطان ، امراض عديدةوالإصابات. من بين العديد من أنسجة الجسم ، يتمتع العظم بقدرة عالية على الإصلاح ، وبالتالي فهو معيار لمبادئ هندسة الأنسجة بشكل عام. في المستقبل القريب ، سيؤدي تراكم المعرفة في مجال هندسة الأنسجة إلى إنشاء غرسات عظمية بمعايير محددة لاستخدامها في جراحة العظام.
المكونات الرئيسية الثلاثة لهندسة الأنسجة وتجديد الأنسجة هي الإشارات والخلايا الجذعية والسقالات. تعتمد خصوصية الإشارات على تشكل الأنسجة والمحفزات الاستقرائية في الجنين النامي. يتم إنتاجها بشكل عام أثناء التجديد. تم استخدام ترقيع العظام من قبل الجراحين لأكثر من قرن. فعل أورست أهم اكتشافتبين أن زرع شرائح من العظم الخيفي للأرانب المنزوعة المعادن والمجففة بالتجميد تسبب في تكوين عظام جديدة. لقد ثبت أن تحفيز تكوين العظام هو إجراء متسلسل خطوة بخطوة ، حيث تحدث ثلاث مراحل رئيسية - الانجذاب الكيميائي والانقسام والتمايز. الانجذاب الكيميائي هو الحركة الموجهة للخلايا تحت تأثير الإشارات الكيميائية المنبعثة من مصفوفة العظام المنزوعة المعادن. يتم تحديد الحركة والالتصاق اللاحق للخلايا المكونة للعظام على مصفوفة الكولاجين من خلال وجود الفبرونيكتين فيها.
لوحظ ذروة تكاثر الخلايا تحت تأثير منشطات النمو المنبعثة من المصفوفة المنزوعة المعادن غير القابلة للذوبان في اليوم الثالث. يصل تكوين الغضروف إلى ذروته في الأيام 7-8 ، يليه غزو الأوعية الدموية ، وبدءًا من اليوم 9 ، لوحظ تكون العظم. يبلغ تكوين العظام ذروته في 10-12 يومًا ، كما يتضح من نشاط الفوسفاتيز القلوي. يتبع ذلك زيادة في أوستيوكالسين ، وهو حمض γ-carboxyglutamic المحتوي على بروتين العظام (BGP). تملأ العظام غير الناضجة حديثًا باللون الأحمر نخاع العظمبحلول اليوم 21. العظام المنزوعة المعادن نتيجة لإفراز بروتينات تشكل العظام التي تحدد النبضات الأولية لتشكل العظام ، وكذلك تكوين العديد من الأعضاء غير العظام ، مثل الدماغ والقلب والكلى والرئتين والجلد والأسنان. لذلك ، من الممكن علاج البروتينات المورفوجينية للعظام كبروتينات مورفوجينية للجسم.
ج. فيشر وأ. ريدي ، هندسة الأنسجة الوظيفية للعظام: الإشارات والسقالات
ترجمة بوريسوفا مارينا
هندسة الانسجة- اتجاه حديث في الطب يفتح الباب أمام فرص جديدة للإنسانية. المهنة مناسبة لأولئك المهتمين بالكيمياء والأحياء (انظر اختيار المهنة على أساس الاهتمام بالمواد الدراسية).
في هذا المقال سنخبرك عن مهنة مهندس الأنسجة - إحدى المهن المستقبلية في هذا الاتجاه.
ما هي هندسة الأنسجة؟
هذا علم نشأ على الحدود بين بيولوجيا الخليةوعلم الأجنة والتكنولوجيا الحيوية وزرع الأعضاء وعلوم المواد الطبية.
وهي متخصصة في تطوير نظائرها البيولوجية للأعضاء والأنسجة التي تم إنشاؤها من الخلايا الحية والمصممة لاستعادة وظائفها أو استبدالها.
من هو مهندس النسيج؟
هذا هو التخصص الذي سيكون مطلوبًا في المستقبل القريب. هذا المحترف مسؤول عن التطوير والتحكم عملية الإنتاجواختيار المواد والتشكيل الشروط اللازمةلإنشاء غرسات الأنسجة (الطعوم) وزرعها. وبحسب بعض التقارير فإن هذه المهنة ستبدأ بالانتشار بعد عام 2020.
يشمل تطوير الكسب غير المشروع وتنفيذه عددًا من المراحل:
- أولاً ، من الضروري اختيار الخلايا وزراعتها ؛
- ثم يتم إنشاء حامل خلية (مصفوفة) باستخدام مواد متوافقة حيوياً ؛
- بعد ذلك ، توضع الخلايا على المصفوفة وتتكاثر في المفاعل الحيوي ؛
- أخيرًا ، يتم وضع الزرع في منطقة العضو غير العامل. إذا لزم الأمر ، قبل ذلك ، يتم إدخال الكسب غير المشروع في منطقة بها إمدادات دم جيدة لنضوجها (تسمى هذه العملية التصنيع المسبق).
يمكن أن تكون المادة الأولية عبارة عن خلايا نسيجية تحتاج إلى التجديد ، أو خلايا جذعية. في إنتاج المصفوفات ، يمكن استخدام أنواع مختلفة من المواد (مركب حيوي ، خامل بيولوجيًا تخليقيًا ، بوليمر طبيعي).
أين يتم استخدام الطعوم؟
- إنشاء نظائر اصطناعية للجلد للمساعدة في تجديدها جلدمع حروق شديدة.
- تتمتع الغرسات المهندسة بالأنسجة أيضًا بإمكانيات كبيرة في مجال أمراض القلب (النظائر البيولوجية لصمامات القلب وإعادة بناء الشرايين والأوردة والشعيرات الدموية).
- بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطبيقها عند إعادة الإنشاء الجهاز التنفسي، الجهاز الهضمي، الجهاز البولي، غدد إفراز خارجي وداخلي.
أين تدرس ليكون مهندس الأنسجة
الخامس هذه اللحظةفي بلدنا لا برامج تعليميةالتدريس في هذا التخصص ، لا يوجد سوى عدد من المعامل في المعاهد البحثية المتخصصة في هندسة الأنسجة. يمكن للمهنيين الراغبين في التطور في هذا المجال الحصول على أساسيات التعليم الطبي... يجب عليك أيضًا التفكير في إمكانية الدراسة في الخارج: في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا ، يتم تطوير درجات الماجستير في هذا التخصص بنشاط.
صفات مهمة مهنيا:
- تفكير منهجي
- الاهتمام بالعمل في مجال متعدد التخصصات ؛
- الاستعداد للعمل في ظروف عدم اليقين ؛
- مهتم بالابحاث؛
- المسؤولية عن العمل الجماعي.
التخصصات الرئيسية:
- مادة الاحياء؛
- كيمياء؛
- الفيزياء؛
- الرياضيات؛
- المعلوماتية.
التطورات في هندسة الأنسجة الحديثة
تم إنشاء نظائر الحلمة وتطبيقها بنجاح أنثى، ثدي، هندسة الانسجة مثانةوالحالب. يجري البحث حاليًا حول تكوين عناصر الكبد والقصبة الهوائية والأمعاء.
تعمل مختبرات الأبحاث الرائدة على إعادة إنشاء مادة أخرى يصعب استعادتها عضو بشري- سن. تكمن الصعوبة في حقيقة أن خلايا الأسنان تتطور من عدة أنسجة ، والتي لا يمكن إعادة إنتاج مزيج منها. في الوقت الحالي ، لم يتم إعادة إنشاء سوى المراحل الأولى من تكوين الأسنان بشكل كامل. عين اصطناعيةهو حاليًا في المرحلة الأولية ، ولكن تم بالفعل تطوير نظائر لأغشيته الفردية - القرنية ، والصلبة ، والقزحية.
في الوقت نفسه ، تظل مسألة كيفية دمجها في كل واحد مفتوحًا.
تمكنت مجموعة من العلماء الألمان من جامعة كيل من استعادة بنجاح الفك الأسفلالمريض ، تمت إزالته بالكامل تقريبًا بسبب الورم.
تم وضع الخلايا الجذعية للمريض ، إلى جانب عوامل نمو العظام ، في نسخة طبق الأصل من شبكة التيتانيوم لفكه. ثم ، لفترة الحضانة ، تم وضع هذا البناء في عضلاته تحتها الكتف الأيمنمن حيث تم زرعها بعد ذلك للمريض.
من السابق لأوانه الحديث عن مدى فعالية عمل مثل هذا الفك. ومع ذلك ، فهذه هي الحالة الأولى الموثوقة لعملية زرع العظام التي تمت زراعتها حرفيًا داخل جسم الإنسان.
جار التحميل ...