homuncul

Замена органов: повернитесь к биологии, не отворачивайтесь от нее

Против искусственных почек, трахей, мочевых пузырей и разных органов и тканей пишет в Nature  профессор в McGowan Institute for Regenerative Medicine, зам. редактора журнала “Регенеративная медицина”. Против не в том смысле, что “деталь” человека, напечатанная на 3D принтере -- плохо, а в том, что это тупиковый путь, временное решение. Такое, как правило, не работает.

С 1990-х растет энтузиазм вокруг искусственных органов. Тканевые инженеры создают все более впечатляющие прототипы, придумывают трюки, как обмануть иммунную систему. Но профессор отмечает, почти все так и остаются демонстрациями, не уходя в медицину.

Главная причина: орган состоит из разных типов клеток, он должен быть пронизан сетью сосудов, нервных и лимфатических путей. Каждая клетка должна поверить, что она часть организма -- ей нужны правильная кислотность, механическое напряжение, концентрация кислорода, сигнальные молекулы, связи с другими клетками. Вы не можете это просто напечатать. Не говоря уже об иммунной системе -- она считает искусственный орган инородным телом, и атакует его. Тогда вам нужно либо постоянно её дурачить (что сложно), либо подавлять.

Где же выход?

Обратиться к ресурсам самого организма. Тот же аксолотль легко может отрастить заново лапу, даже часть мозга. Человек не может, но инструкции по созданию любой части тела у него есть, они “записаны в генах”. Профессор говорит: вместо того, чтобы прятаться от иммунной системы или бороться с ней, мы должны использовать ее силу. Лучшая стратегия -- не создавать детали и заплатки, а найти те сигналы, что управляют регенерацией.

Тканевая инженерия будущего выглядит так: делаем “заготовку” органа, помещаем его в тело и подаем команду. Используем организм как биореактор -- он делает основную работу.

Автор идет не в ногу с теми, кто любит фокусы типа “на 3D принтере напечатали ухо”. Кто видит ключ к успеху в развитии технологий: вот слепили “орган”, он быстро деградирует, отторгается, но мы доведем его до ума, сделаем биосовместимым. Ведь прогресс не остановить, будут новые материалы, новые решения. Тут не поспоришь, однако это -- парадоксально -- взгляд из прошлого, подход ХХ века. Правда за профессором.

Медицина будет уходить от грубой механики, все больше станет искать вдохновение в резервах самого организма. Здесь та же линия, о чем я писал по случаю сделки Google и GlaxoSmithKline. Повторюсь, идея глубже, чем вопрос “как заменить почку”. Речь о том, чтобы мыслить как биологи, а не как инженеры (хотя и это бывает полезно). Или еще шире -- изменить “объект” на “субъект”.

Тканевая инженерия, электроника, импланты -- будут развиваться, причем бурно и успешно. Мы станем киборгами, о чем я и сам писап. Но это будет связано больше с усилением, расширением наших возможностей, взаимодействием с техносредой. То, что умеет организм, лучше отдать ему, не делать его работу. По кр. мере до тех пор, пока мы от организма не откажемся (во что я в обозримом будущем не верю).

Perspective: Work with, not against, biology --Nature (08 December 2016)

Recent Posts from This Journal

  • Юбилей гомункулуса

    На моей аватарке изображен сенсорный гомункулус. Фигурка стоит в Музее естественной истории в Лондоне. Причем рядом там есть моторный гомункулус,…

  • “Живые электроды” для стимуляции мозга

    Идея в том, чтобы роль проводящего кабеля выполнял пучок нервных волокон, вживленных в мозг извне. Авторы радикально решают проблему…

  • Зачем оптогенетике вода?

    Ну, все уже знают про оптогенетику -- вы светите в мозг какой-нибудь крысе, и у нее возбуждаются нейроны. Не все, а лишь те, что реагируют на свет.…

Эх... Не сбудется, значить, старая мечта многих вегетарианцев -- пожрать мяса-из-колбы;)
биология имеет смысл только в свете эволюции(с)

а почему высшие позвоночные не умеют в регенерацию в отличие от аксолотля? А потому что рака боятся.
А чем плохо печатать органы из клеток самого реципиента, как сделали 3D Bioprinting solutions? Там-то откуда проблемы с иммунной системой?

Естественная регенерация плоха тем, что она:
1) медленная по сравнению с 3D-печатью
2) не всякий орган можно растить прямо в пациенте - сердце очевидно не получится.
Орган редко отказывает сразу целиком. Насчет сердца -- у иглистой мыши (spiny mouse) можно отщепить кусок и она восстановит сердце полностью, без шрамов. Правда, эта способность есть только в очень молодом возрасте. Печать из своих клеток -- конечно, так и надо делать, но сложный орган все равно не выйдет.
Учёные боятся сюда ходить, потому что если можно улучшить человека, то можно и ухудшить человека. Например снизить IQ, подавить свободную волю, и наконец создать робота, вместо ведра с гайками. Но тогда станут не нужны 90% людей, что породит проблемы. Поэтому будут дальше печатать на 3Д принтерах пластиковые супер-пупер уши, почки итп.
Да ухудшить человека - вообще не проблема, и никакой суперклеточной технологии для этого не требуется. Обычный топор вполне справляется.
Ох, что-то я сомневаюсь, что правда за этим профессором.

Во-первых, я, может, чего не знаю, но при чем тут вообще проблемы с иммунной системой, если мы растим орган из клеток самого пациента? (Об этом тут уже спросил уважаемый _hellmaus_, я присоединяюсь к его вопросу.)

Во-вторых, насчет вот этого:
Человек не может, но инструкции по созданию любой части тела у него есть, они “записаны в генах”.
Были записаны. Сколько сотен миллионов лет назад жил последний наш предок, обладавший такой способностью? Если генетическая программа не активируется на протяжении многих поколений, то ее результат не подпадает под действие отбора - и следовательно, все поломки, возникающие в этой программе при трансляции ее в ряду поколений, не вычищаются, а накапливаются. Сколько их накопилось - с палеозойских-то времен? Что там осталось от этих инструкций?

Нет, конечно, теоретически возможно выправить все накопившиеся ошибки. Но для этого надо детально разобраться, как эта штука работает (у тех, у кого она работает). А не просто найти нужный локус, всобачить в него промотор, запускаемый условным сигналом и при необходимости этот сигнал давать - дальше, мол, само справится. Не справится.

Ну и на сладкое: если не ошибаюсь, этот же самый профессор десять лет назад обещал через четыре года научиться реально отращивать хотя бы пальцы (http://www.membrana.ru/particle/10629). И получил (вместе с еще несколькими группами) дарповский грант на это. Ну и где оно?

Так что, может, он в принципе и прав, но, боюсь, этот путь - не для нынешнего уровня знаний и умений. Чтобы двинуться по нему, надо сначала слишком много чего фундаментального раскопать.
Программа в генах -- имеется в виду та, что строит наш организм в эмбриогенезе и детстве (рост). Т.е. она уже есть, вполне рабочая, задача -- уметь её включать и выключать. Почему не выходит, вы сами сказали: нужны фундаментальные исследования, слишком сложная, многоуровневая проблема. Я так и понял призыв профессора -- регенераторам нужно больше копать в биологии, не только технологией заниматься.
Фегню этот профессор пишет, хотя и все правильно говорит!

> он должен быть пронизан сетью сосудов, нервных и лимфатических путей.

Про сосуды - это самое главное. Это да. Пока микроцируляторную сеть нормальных размеров печатать не научатся (а не как в этой сколковской потемкинской деревне "биопритнитге", где шарик клеточный диаметром минимум, кажись сорок микрометров, а сам полноценный капилляр, полый изнутре - 7-10 мкм).

А как только научимся такое печатать (ну и, главное, чтобы при этом клетки не травились и не подыхали от гипоксии\недостатка жрачки), то и будет торжество DARPAвского tissue vascular challenge'а.

Ну а про отмирание он набредил.

Вот влагалище реконструируется воодбще зашибись как, от натурального через 5 лет не отличишь! Мочевой пузырь тоже (если, канешна, кого-то устроит мочевой пузырь, не умеющий сокращаться). Вот с трахеей маккиарини напружил малмала, но это все не про то.

И по поводу неизбежного отторжения: нормальный тканевоинженерный прибамбас - он бидоеградируемый, и и успевает замениться собственным внеклеточным матриксом хозяина, прежде чем там иммунная система возбухнёт.

Ну и вообще, матриксные гликопротеины, протеогликаны и мукополисахариды - они практически все у млекопитов общие, и никакого отторжения, если делать аккуратно. А так оно бывает, что и свое собственное отторгается. Волчанка там, вот это всё.

Ну и плотом - хренова туча вполне себе биосовместимых материалов существует.

Тут выше дали ссылку на интервью директора по науке Института стволовых клеток человека. Почитайте, что он говорит насчет напечатанных влагалищ и прочих напечатанных штук.
А как так получается, что органам не получается "убедить" организм в том, что они "свои", а протезам конечностей удаётся научиться слушаться нервной системы? С моей дилетантской точки зрения кажется, что нервная функциональность гораздо более сложная, чем физиологическая, так что если уже руки удаётся научить слушаться мозг, то обычным "глупым" органам должно быть ещё проще слушаться нового тела. Или там какие-то принципиальные/неочевидные соображения, которые этому препятствуют?
У нервной системы нет задачи распознавания свое-чужое. А у иммунной это главная функция.
Мыслить как биологи, а не как инженеры
Пользователь arktal сослался на вашу запись в своей записи «Мыслить как биологи, а не как инженеры» в контексте: [...] на эту тему. Оригинал взят у в Замена органов: повернитесь к биологии, не отворачивайтесь от нее [...]
Дайош нову генерацію біоробота
Ви написали:"Речь о том, чтобы мыслить как биологи, а не как инженеры."

Біологи мислять - біологічно - тобто он Природа і он вона - "так і так". І це є помилкою у Ваших твердженнях (не того цитованого вченого, він близько до). А потрібно зачати мислити, саме як інженери - по максимуму! Але мислити - по іншому - а це позбавитися основного гальмівного фактору розвитку науки, а медицини особливо, це "культу тіла" (я - мовляв тіло). Ні, лише сприйняття тіла - як свого біоробота, як окрему сутність - зможе надати можливості.... Переробити свого біоробота (включити програми, які вже є в його чіпові) для роботи-життя, наприклад, на Місяці чи на Марсі. Потрібно нам з вами УСВІДОМИТИ - що наш біоробот (наше тіло) ТАК САМО було колись-кимось запрограмовано для виживання в такому агресивному середовищі, як атмосфера ЦІЄЇ Планети.
О новой философии-2
Пользователь waspono сослался на вашу запись в своей записи «О новой философии-2» в контексте: [...] рацией." Оригинал взят у в Замена органов: повернитесь к биологии, не отворачивайтесь от нее [...]
Я вам щас как программист скажу (только вы не обижайтесь:)). Вот возьмём такую программу - for(var i=0,s='';i<100;i++)s+=i; Очень простая, числа подряд записывает, формирует строку - 0123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899.
А вот теперь задачка. Сделать программку, которая будет восстанавливать любые потерянные группы знаков из этой строки. И сразу же интересно. Ведь это не такая простая задача. Казалось бы - вот у нас есть программа, она тривиальнейшая, проще не куда, но сделать программу "перепостроения" вызывает проблемы. Во-первых, нужно создавать нечто совершенно другое, исходная программа бесполезна. Во-вторых мы и вообще не можем определить что нам восстанавливать в произвольном потерянном фрагменте по соседним или по каким-то ещё признакам (номер позиции брать нельзя, в организме ведь клетки не пронумерованы). Ну и в третьих, наверно, лишним будет говорить на сколько десятков (или сотен) порядков моя программа проще, чем "программа построения человека".

Это я когда-то изобрёл новый (единственно правильный) вид философии. Обо всём в философии можно говорить только вот так. Любая философская проблема требует написания программок на джаваскрипте, рассмотрения алгоритмов. Придумал тогда, и сам удивился, в большинстве случаев пораждаются не метафоры, а реальная природа мира становится чуть лучше видна всегда при таком подходе.

Но основная суть мне не показалась неправильной или "глупой". Управлять организмом на каком-то таком уровне было бы очень круто. Но и техника может многое дать, я думаю железная рука с двигателями лучше (чем какие-то эксперименты, особенно с пересадкой чушой руки - это уже вообще просто фильм ужасов). Так-то, конечно, ничего лучше своей руки нет, но если не уберёг, то какую-нибудь механическую лучше. С внутренними органами непонятно. "3д принтеры" - это какое-то вообще слово для модных идиотов, типа слов "селфи" и "айфон". В основном идиоты его как начали тараторить лет 10 назад, так и повторяют "тридэ, тридэ, теперь всё напечатать, теперь всё напечатать на тридэ". У меня такое ощущение от них.

Щас вторую бутылочку вина начал. А вчера капусту заквасил, щас булькает там. Не знаю, связано это с чем-то или нет, чото не придумалось сразу щас продолжение этого сюжетного поворота... Некоторые биотехнологии я люблю. Но в основном технику больше, природа даже колеса не смогла изобрести. И информационные машины на кремниевых кристаллах электронные лучше. Чото мне мои мозги из мяса в этом году вообще перестают нравиться. Особенно к концу этого года чото хреново. Вроде к декабрю понаделал разного крутого более-менее, но внезапно силы кончились и какая-то сплошная тупость в голове вторую неделю, нихрена вообще не успею... Да и в жизни похоже нихрена не успеть уже, хоть ещё восемь штук мозгов вырасти... Вообще ведь чушь собачья какая-то - в черепе несколько литров воды, в которой милиарды каких-то клеток случайным дурацким образом срослись... Чо от них ждать? Да нечего от них и ждать...