Некоторые животные, такие как моллюски и саламандры, способны к естественной регенерации утраченных частей тела. Для человека это, увы, не так: восстановить такие важные органы, как сердце или легкие, мы не можем. Наши возможности ограничены лишь периодической заменой верхнего слоя кожи, которая обновляется примерно каждые четыре недели. Тем не менее, современная наука достигла значительного прогресса, научившись выращивать человеческие органы в лабораториях. Некоторые из созданных искусственных органов работают как настоящие.
Учёные уже давно пытаются создавать органы человека в лаборатории, и достигают в этом деле больших успехов. Источник изображения: fishki.net
Искусственное ухо, напечатанное на 3D-принтере
В 2013 году исследователи создали искусственное человеческое ухо с помощью технологии 3D-печати и клеток, полученных из настоящей ткани. Сначала они смоделировали ухо ребенка в специальной программе, после чего модель была загружена в 3D-принтер. Получившаяся форма была заполнена клетками из коровьего уха и коллагеном, извлеченным из хвостов крыс, который служил каркасом для роста клеток.
Искусственное ухо человека. Источник изображения: livescience.com
Готовую заготовку имплантировали крысам на срок от одного до трех месяцев для наблюдения за ростом и изменениями ткани. В будущем исследователи планируют использовать человеческие клетки для создания ушей для детей с микротией — врожденным дефектом, вызывающим проблемы со слухом.
Выращивание искусственного сердца
В 2024 году ученые вырастили крошечные человеческие сердца в лаборатории из стволовых клеток. Эти мини-версии сердца, размером меньше рисового зернышка, подтвердили свое сходство с настоящими органами: они обладают кровеносными сосудами и даже функционируют, как и положено.
Стволовые клетки — это уникальные клетки, способные превращаться в разные типы клеток, играющие ключевую роль в регенерации тканей и лечении заболеваний.
Искусственные сердца помогают ученым изучать болезни. Источник изображения: livescience.com
Кроме того, исследователи разработали «сердца на чипах», миниатюрные устройства, позволяющие отслеживать реакцию на разные лекарства в изолированном среде. Эти устройства даже отправляли в космос, чтобы изучить влияние невесомости на работу сердца.
Созданное учеными «сердце на чипе». Источник изображения: livescience.com
Искусственная почка
В 2015 году ученые вырастили миниатюрную почку, состоящую из стволовых клеток, в лаборатории. Эта модель, представляющая собой упрощенную версию настоящего органа, имела все ключевые клеточные элементы, свойственные человеческой почке, и была создана с использованием особой смеси химических веществ, стимулирующих рост.
Искусственная почка человека, в котором разными цветами выделены типы клеток. Источник изображения: livescience.com
По форме она напоминала почку развивающегося плода и пригодна для тестирования лекарств. Ученые надеются, что такие искусственные почки помогут в изучении заболеваний этого органа и в разработке безопасных методов лечения.
Создание искусственных легких
Удивительно, но в 2015 году ученые вырастили модели легких, которые имитировали дыхательные пути, включая бронхи и альвеолы — маленькие мешочки, отвечающие за газообмен. Эти миниатюры способны воспроизводить реакции настоящих легких.
Сравнение тканей настоящих легких с искусственными под микроскопом. Источник изображения: livescience.com
Эти легкие могут храниться более трех месяцев, предоставляя ученым достаточно времени для исследований и испытаний новых медикаментов.
Искусственный желудок
В 2014 году исследователям удалось вырастить крошечные модели желудка, которые по структуре напоминают настоящие. Исходные материалы сформировали полые структуры со внутренними складками, максимально приближенными к человеческому органу.
Ткани искусственного желудка под микроскопом. Источник изображения: livescience.com
Это новшество стало важным инструментом для исследования бактерии Хеликобактер пилори (Helicobacter pylori), вызывающей желудочные заболевания. Ученые подчеркивают, что у этой бактерии поведение у животных отличается от человеческого, и модели позволяют проводить более точные эксперименты.
Искусственная конъюнктива глаза
Учёные даже смогли вырастить искусственную конъюнктиву человека — защитный слой органов зрения. Для этого использовались стволовые клетки, предоставленные донорами и пациентами после операций на глазах.
Возможно, когда-нибудь нам удастся создать полностью искусственные глаза. Источник изображения: livescience.com
Искусственная часть глаза заняла место всех клеток, свойственных настоящей конъюнктиве, включая те, что вырабатывают слезы. Учёные также выявили новый тип клеток, ранее не описанный, связанный с аллергическими реакциями. Эти разработки могут в будущем помочь в замене конъюнктивы для пациентов с глазными заболеваниями.
Искусственный мозг
В последнее десятилетие исследователи создали миниатюрные модели человеческого мозга, включая его эмбриональные версии и даже варианты, обладающие собственными глазами. Эти мозги отправляют в космос для изучения процессов старения и заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.
Ткань искусственного мозга человека под микроскопом. Источник изображения: livescience.com
Эти исследования помогают ученым глубже понять реакции мозга на различные факторы и механизмы, приводящие к развитию заболеваний.
