Pole kahtlust, et teadus on viimase 100 aasta jooksul teinud palju uskumatuid läbimurdeid. See kehtib eriti meditsiini ja biotehnika alal. Alates elupäästvatest vaktsiinidest kuni revolutsioonilise kirurgiani muudab teadus meie elu paremaks. Eakate probleemide jaoks uute lahenduste leidmiseks vajavad edu teadlased. Iga meditsiinilise avastuse taga on hämmastavaid ideid täis labor. Mõnikord tekitavad need katsed eetilisi küsimusi. Kuid sagedamini pakuvad need tüütutele probleemidele vaid huvitavaid lahendusi.
Mis on keerukam kui laboris millegi nullist kasvatamine? Siin on nimekiri kümnest uskumatust laboris kasvatatud tükist, mille Listverse kokku on pannud. Seda te pole varem näinud!
Sealiha kondid
USA teadlased implanteerisid 2016. aastal edukalt laboratooriumis loodud luid neljateistkümnele täiskasvanud Yucatani minisigale. Ükski siga ei lükanud pärast operatsiooni uusi elundeid tagasi. Vastupidi. Laboris kasvatatud luude veresooned integreerusid sujuvalt sea juba olemasolevasse vereringesse.
Kuidas see isegi võimalikuks sai?
Esiteks skaneerisid teadlased sea lõualuu luud ja kaardistasid nende struktuurid. Siis lõid nad lehma kontidest sobivad rakulised tellingud. Need struktuurid süstiti sea tüvirakkudega ja täideti toitainerikka lahusega. Tulemuseks on täielikult töötav elus luu.
Reklaamvideo:
Roti jäseme
Massachusettsi haigla teadlased tegid pealkirju, kui nad tõstsid 2015. aastal laboris terve roti esikäpa. See oli esimene omalaadne edukas projekt maailmas.
Protsessi juhtis dr Harold Ott, kes juhtis ka Ott Orelitehnika ja -generatsiooni laboratooriumi. Vaid 16 päeva pärast loodi nende katsega lihaskude. Siit saate teada, kuidas nad seda tegid.
Dr Ott ja tema meeskond võtsid elusalt rotist jäseme ja eemaldasid kõik selle rakud. Seda protsessi nimetatakse aeglustumiseks. Kui elusrakud olid eemaldatud, jäid teadlased jäseme valguraami üksi.
Seejärel täitsid nad selle struktuuri elusate rakkudega, mis moodustasid lihaskoe ja vererakud vaid mõne nädalaga. Labori abil kasvatatud jäseme funktsionaalsuse testimiseks rakendas rühm lihaskoele nõrka elektrivoolu.
Tulemus? Jäseme lihased tõmbusid kokku samamoodi nagu oleksid normaalsed, kasvanud organites.
Burgerid
Esimene laboris kasvatatud burger, koodnimega schmeat, ilmus Londonis 2013. aastal. Selle lõi Hollandis veresoonte füsioloogia professor dr Mark Post. Tema eesmärk oli erinevalt traditsioonilistest lihaallikatest paljundada liha, mis "ei põhjusta loomade kannatusi ega kahjusta keskkonda". Projekt võttis aega 5 aastat ja 325 000 dollarit.
Just pärast Posti õnnestumist algas elevus laboriliha loomise üle. San Franciscos asuv startup Memphis Mear lõi 2016. aastal lab-kohtumispallid. Samuti tõstetud kanapulgad - esimesed maailmas.
Kuid laboris kasvatatud liha pole tõenäoliselt laiemale üldsusele kättesaadav kuni 2021. aastani.
Inimese seaembrüo
Salk-instituudi Hispaania ja La Joya teadlaste meeskond on edukalt kasvatanud inimrakke seaembrüos. Uuringu eesmärk oli lõpuks kasvatada terveid inimese organeid, mida kasutataks siirdamiseks teiste loomade sees. Salki teadlased on juba hiireembrüodes kasvatanud mitmeid roti organeid. Kuid viimaste uuringutega on tõstatatud paratamatud eetilised küsimused.
2015. aastal lõpetas USA maksumaksja raha liikidevaheliste kimääride uurimiseks. Geneetikas on kimäär loomulik esinemine, kus ühel organismil on kaks või enam erinevat DNA komplekti.
Kuid liikidevaheline kimäär sisaldab kahte või enamat tüüpi DNA-d. See tekitab muret selle üle, kas sead või muud inimrakkudega siirdatud loomad arendavad inimese ajutegevust.
Juan Carlos Izpisua Belmonte ja tema meeskond ütlesid, et nende eesmärk on "testida võimet teatud kudede loomisel keskenduda inimese rakkudele, vältides samas aju, sperma või munarakkude panustamist".
Hiire sperma
Hiina Teaduste Akadeemia zooloogia instituudi teadlased lõid 2016. aastal tüvirakkudest elujõulised hiire seemnerakud. Selleks ekstraheerisid nad hiirtelt tüvirakke ja süstisid need vastsündinud hiirte munandikoludesse.
Katse läbi viinud Qi Zhou ja Xiao-Yang Zhao paljastasid tüvirakud ka mitme sperma arenguga seotud kemikaaliga. Nende hulgas oli testosteroon, hormoon, mis põhjustab folliikulite kasvu, ja hormoon, mis põhjustab kasvu hüpofüüsist.
Kahe nädala pärast hankisid teadlased täielikult funktsioneerivad spermarakud. Nad implanteerisid selle sperma elavasse muna ja siirdasid tsügootid emastele hiirtele. Katse ajal sündis üheksa hiirt, mõni neist jätkas oma järglasi. Ehkki see viljastamise protsess ei olnud nii efektiivne kui kunstlik viljastamine, kasutades looduslikke seemnerakke (3% edu versus 9%), pakub see uuring suurt lootust viljakusravi jaoks tulevikus.
Vere tüvirakud
Kaks erinevat teadlaste meeskonda on välja töötanud uuendusliku lähenemise vere tüvirakkude loomiseks. Üks rühm oli Bostoni lastehaiglast George Daly juhtimisel. Nad alustasid inimese naharakkudest ja "ümberprogrammeerisid" neid indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks. IPS-rakk on kunstlikult loodud universaalne tüvirakk.
Seejärel tutvustas Daly meeskond transkriptsioonifaktoreid iPS-i rakkudesse, mis on geenid, mis on loodud teiste geenide juhtimiseks. Pärast seda implanteeriti modifitseeritud iPS rakud hiirtesse edasiseks arendamiseks. (Kui mäletate, tegi see neist hiirtest liikidevahelisi kimääre.)
Pärast 12 nädala möödumist on need teadlased loonud just vere tüvirakkude eelkäija. Kuid teisel meeskonnal õnnestus edasi minna.
Weill Cornelli meditsiinikolledžis jätsid Shahin Rafiy ja tema meeskond IPS loomise vahele. Selle asemel võtsid nad täiskasvanud hiirtelt veresoonte rakud ja süstisid neile neli transkriptsioonifaktorit. Seejärel kolisid nad rakud Petri tassidesse, mis olid varustatud inimese veresoonte keskkonna taastamiseks.
Need rakud muundatakse vere tüvirakkudeks. Selle katse tüvirakud olid nii võimsad, et nad ravisid täielikult rühma hiiri, kellel oli kiiritusravi tõttu vähe vererakkude arvu.
Õunakõrvad
Kanada biofüüsik Andrew Pelling ja tema meeskond Ottawa ülikoolis kasvatasid 2016. aastal õunte abil inimkude. Dellulariseerimismeetodi abil eemaldasid nad õunas olevad rakud ja jäid raku "metsadesse". Kuid just see tselluloos annab õuntele nende mahlase krõmpsu.
Pelling ja tema meeskond lõikasid kõrvakujulise õunatüki ja panid sinna inimese rakud. Rakud täitsid struktuuri ja lõid aurikli (kõrva välimine osa).
Miks seda katset vajati? Odavamate implantaatide loomiseks. Pelling ütles, et ka tema laboratooriumimaterjal on vähem vihane kui tavalised bioloogilised materjalid, mida võetakse sageli loomadelt või surnukehadelt. Tema meetod ei piirdu ka õuntega. Oma loomingut proovib ta reprodutseerida lille kroonlehtedel ja muudel köögiviljadel.
Jänese peenis
2008. aastal sundis dr Anthony Atala Wake Foresti taastava meditsiini instituudist rühma küülikuid paaritama. Kuid see polnud tavaline küülikurühm. Kõigil meestel olid laboris kasvatatud peenised. Atala on seda ideed koorunud ja arendanud 1992. aastast peale.
12 laboris loodud peenisest lubasid kõik küülikud paarituda. Kaheksa küülikut ejakuleeriti edukalt ja neljal oli järglasi.
2014. aastaks oli Atala ja tema meeskond loonud kuus inimese peenist, lootusega saada FDA heakskiit inimese siirdamiseks. Teadlased on laboris kasvatatud organeid rangelt katsetanud, kasutades masinat, mis neid sirutab ja pigistab, veendumaks, et nad taluvad igapäevast stressi.
Rühm teadlasi häälestas masinaid ka organite ümber vedeliku pumpamiseks ja erektsiooni viimiseks. 2017. aasta seisuga pole nende elundite siirdamine inimestel veel heakskiitu saanud, kuid see on alles ees.
Vaginad
Dr Anthony Atala ja tema meeskond on oma laboris ka inimese vagiinasid kasvatanud. Seejärel siirdati need elundid Mehhikos neljale teismelisele, kes sündisid harvaesineva hälbe tõttu ilma nendeta.
Nende elundite loomiseks võttis Atala meeskond väikese proovi iga tüdruku nahast. Siis lõid nad biolagunevad metsad ja koeproovidest kasvatatud rakud.
Esimene neist operatsioonidest toimus 2005. aastal. Naiste jälgimisel ei ilmnenud operatsiooniga seotud pikaajalisi tüsistusi. Kõik neli naist teatasid normaalsest seksuaalsest toimimisest. Kuid ainult kahel naisel on emakas. On ebaselge, kas ülejäänud kaks suudavad lapsi vedada.
Ajupallid
Sergiu Pasca Stanfordi ülikoolist on kaks aastat kasvanud miniaju. Teadlased nimetavad seda peaaju organoidiks. Vaid 4 millimeetri läbimõõduga kasvatati see väike inimese ajukoe tüvi tüvirakkudest laboris. Õigete hormoonide võtmisega suutsid teadlased sundida kude kasvama struktuuriks, mis jäljendab peaaegu täielikult aju osi.
Ja teate, mis oli suurim erinevus tavalise tüki ja miniatuurse versiooni vahel?
Labori kasvatatud ajudel ei olnud veresooni ega valgeid vereliblesid ning need ei järginud neuroloogilise arengu tüüpilisi etappe. Selle asemel lakkasid nad küpsema inimarengu esimesel trimestril.
Aju sisaldab mitteneuraalseid rakke, mida nimetatakse astrotsüütideks ja mis saavutavad labori organellides täieliku küpsuse. Astrotsüüdid on abistavad rakud, mis loovad ja vähendavad vajadusel neuronite vahelisi ühendusi. Samuti loovad nad ühendusi aju suunduvate ja sealt väljuvate veresoontega ning mängivad olulist rolli trauma tajumisel.
Ilja Khel
