As taxas pós-industriais de desenvolvimento da humanidade, ou seja, ciência e tecnologia, são tão grandes que não poderiam ter sido imaginadas 100 anos atrás. O que costumava ser lido apenas na ficção científica popular agora apareceu no mundo real.
O nível de desenvolvimento da medicina no século 21 é maior do que nunca. Doenças que eram consideradas mortais no passado são tratadas com sucesso hoje. No entanto, os problemas da oncologia, AIDS e muitas outras doenças ainda não foram resolvidos. Felizmente, em um futuro próximo haverá uma solução para esses problemas, um dos quais será o cultivo de órgãos humanos.
Noções básicas de bioengenharia
A Ciência, usando a base informacional da biologia e usando métodos analíticos e sintéticos para resolver seus problemas, surgiu há pouco tempo. Diferentemente da engenharia convencional, que utiliza ciências técnicas, principalmente matemática e física, para suas atividades, a bioengenharia vai além e utiliza métodos inovadores na forma de biologia molecular.
Uma das principais tarefas da recém-criada esfera científica e técnica é o cultivo de órgãos artificiais em laboratório para fins de seu posterior transplante no corpo de um paciente cujo órgão falhou devido a danos ou deterioração. Com base em estruturas celulares tridimensionais, os cientistas conseguiram avançar no estudo da influência de várias doenças e vírus na atividade dos órgãos humanos.
Infelizmente, até agora não são órgãos completos, mas apenas organelas - rudimentos, uma coleção inacabada de células e tecidos que só podem ser usados como amostras experimentais. Seu desempenho e habitabilidade são testados em animais experimentais, principalmente em diferentes roedores.
Referência histórica. Transplantologia
O crescimento da bioengenharia como ciência foi precedido por um longo período de desenvolvimento da biologia e de outras ciências, cuja finalidade era estudar o corpo humano. Já no início do século XX, o transplante recebeu um impulso para o seu desenvolvimento, cuja tarefa era estudar a possibilidade de transplantar um órgão doador para outra pessoa. A criação de técnicas capazes de preservar os órgãos do doador por algum tempo, bem como a disponibilidade de experiência e planos detalhados de transplante, permitiram que cirurgiões de todo o mundo transplantassem com sucesso órgãos como coração, pulmões, rins no final dos anos 60.
No momento, o princípio do transplante é mais eficaz caso o paciente esteja em perigo mortal. O principal problema é a escassez aguda de órgãos doadores. Os pacientes podemesperar por sua vez por anos, sem esperar por ela. Além disso, há um alto risco de que o órgão do doador transplantado não crie raízes no corpo do receptor, pois será considerado um objeto estranho pelo sistema imunológico do paciente. Em oposição a esse fenômeno, foram inventados os imunossupressores, que, no entanto, aleijam em vez de curar - a imunidade humana está enfraquecendo catastroficamente.
As vantagens da criação artificial sobre o transplante
Uma das principais diferenças competitivas entre o método de cultivo de órgãos e seu transplante de um doador é que, em laboratório, os órgãos podem ser produzidos a partir de tecidos e células do futuro receptor. Basicamente, são utilizadas células-tronco, que têm a capacidade de se diferenciar em células de determinados tecidos. O cientista é capaz de controlar esse processo de fora, o que reduz significativamente o risco de rejeição futura do órgão pelo sistema imunológico humano.
Além disso, o método de cultivo de órgãos artificiais pode produzir um número ilimitado deles, satisfazendo assim as necessidades vitais de milhões de pessoas. O princípio da produção em massa reduzirá significativamente o preço dos órgãos, salvando milhões de vidas e aumentando significativamente a sobrevivência humana e adiando a data da morte biológica.
Conquistas em bioengenharia
Hoje, os cientistas são capazes de cultivar os rudimentos de futuros órgãos - organelas nas quais várias doenças, vírus e infecções são testadas para rastrear o processoinfecções e desenvolver contramedidas. O sucesso do funcionamento das organelas é verificado transplantando-as para os corpos dos animais: coelhos, camundongos.
Também vale a pena notar que a bioengenharia alcançou algum sucesso na criação de tecidos completos e até mesmo no cultivo de órgãos a partir de células-tronco, que, infelizmente, ainda não podem ser transplantadas para uma pessoa devido à sua inoperabilidade. No entanto, no momento, os cientistas aprenderam a criar artificialmente cartilagem, vasos sanguíneos e outros elementos de conexão.
Pele e ossos
Não faz muito tempo, cientistas da Universidade de Columbia conseguiram criar um fragmento ósseo semelhante em estrutura à articulação do maxilar inferior, conectando-o à base do crânio. O fragmento foi obtido por meio do uso de células-tronco, como no cultivo de órgãos. Um pouco mais tarde, a empresa israelense Bonus BioGroup conseguiu inventar um novo método de recriar um osso humano, que foi testado com sucesso em um roedor - um osso cultivado artificialmente foi transplantado em uma de suas patas. Neste caso, novamente, foram utilizadas células-tronco, apenas obtidas do tecido adiposo do paciente e posteriormente colocadas em uma estrutura óssea tipo gel.
Desde os anos 2000, os médicos usam hidrogéis especializados e métodos de regeneração natural da pele danificada para tratar queimaduras. Técnicas experimentais modernas permitem curar queimaduras graves em poucos dias. Os chamados sprays Skin Gunuma mistura especial com as células-tronco do paciente na superfície danificada. Há também grandes avanços na criação de uma pele funcional estável com vasos sanguíneos e linfáticos.
Crescimento de órgãos a partir de células
Recentemente, cientistas de Michigan conseguiram crescer em laboratório parte do tecido muscular, que, no entanto, é metade da fraqueza do original. Da mesma forma, cientistas em Ohio criaram tecidos tridimensionais do estômago que eram capazes de produzir todas as enzimas necessárias para a digestão.
Cientistas japoneses fizeram o quase impossível - desenvolveram um olho humano totalmente funcional. O problema com o transplante é que ainda não é possível conectar o nervo óptico do olho ao cérebro. No Texas, também foi possível cultivar pulmões artificialmente em um biorreator, mas sem vasos sanguíneos, o que coloca em dúvida seu desempenho.
Perspectivas de desenvolvimento
Não vai demorar muito para o momento na história em que uma pessoa pode ser transplantada a maioria dos órgãos e tecidos criados em condições artificiais. Já, cientistas de todo o mundo desenvolveram projetos, amostras experimentais, algumas das quais não são inferiores aos originais. Pele, dentes, ossos, todos os órgãos internos depois de algum tempo podem ser criados em laboratórios e vendidos para pessoas necessitadas.
Novas tecnologias também estão acelerando o desenvolvimento da bioengenharia. A impressão 3D, que se difundiu em muitas áreas da vida humana, será útil emcomo parte do crescimento de novos órgãos. As bioimpressoras 3D têm sido usadas experimentalmente desde 2006 e, no futuro, poderão criar modelos 3D viáveis de órgãos biológicos, transferindo culturas de células para uma base biocompatível.
Conclusão geral
A bioengenharia como ciência, cujo objetivo é o cultivo de tecidos e órgãos para seu posterior transplante, nasceu há pouco tempo. O ritmo acelerado em que ela está progredindo é marcado por conquistas significativas que salvarão milhões de vidas no futuro.
Ossos e órgãos internos cultivados com células-tronco eliminarão a necessidade de doadores de órgãos, que já estão em f alta. Os cientistas já têm muitos desenvolvimentos, cujos resultados ainda não são muito produtivos, mas têm um grande potencial.
