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Les progrès de la biologie et de la médecine histoire moderne a considérablement prolongé l'espérance de vie moyenne et a sauvé le monde de l'épée de Damoclès de nombreuses maladies mortelles. Mais toutes les maladies n’ont pas été vaincues et la vie d’une personne, surtout active, nous semble encore trop courte. La science nous donnera-t-elle une chance de franchir le prochain pas ?

Nouvelle peau Un employé de laboratoire sort d'un bain une bande d'épiderme cultivé artificiellement. Le tissu a été créé à l'Institut dermatologique de la ville italienne de Pomezia, en Italie, sous la direction du professeur Michele De Luca.

Il y a bien sûr des raisons d’être optimiste. De nos jours, plusieurs orientations scientifiques ont émergé qui pourraient, dans un avenir proche ou lointain, permettre de transformer l’Homo sapiens en une construction de pensée plus durable et plus fiable. La première est la création de « supports » électromécaniques pour un corps malade. Nous parlons de membres prothétiques robotiques bioniques qui reproduisent de manière fiable la locomotrice humaine, ou même d'exosquelettes entiers qui peuvent donner la joie de bouger aux paralysés.

La croissance du tissu nerveux est la plus difficile en raison de la variété des types de cellules qui le composent et de leur organisation spatiale complexe. Cependant, il existe aujourd’hui une expérience réussie dans la culture d’adénohypophyse de souris à partir d’un groupe de cellules souches.

Ces produits ingénieux seront complétés par une interface neuromachine, qui permettra de lire des commandes directement depuis les parties correspondantes du cerveau. Des prototypes fonctionnels de tels appareils ont déjà été créés, l'essentiel est désormais de les améliorer et de réduire progressivement leur coût.

La deuxième direction peut être considérée comme la recherche sur la génétique et d'autres processus microbiologiques qui provoquent le vieillissement. La connaissance de ces processus permettra, peut-être dans le futur, de ralentir le déclin de l'organisme et de prolonger la vie active au-delà d'un siècle, voire davantage.

Les recherches sont menées dans plusieurs directions. L’un d’eux est un œil bionique : une caméra électronique et une puce implantée dans la rétine. Il y a également eu quelques succès dans la croissance de la rétine (jusqu'à présent chez la souris).

Et enfin, la troisième direction comprend la recherche dans le domaine de la création de véritables pièces de rechange pour le corps humain - des tissus et des organes structurellement et fonctionnellement peu différents des tissus naturels et qui permettront de « réparer » en temps opportun le corps touché par une maladie grave. ou des changements liés à l’âge. Aujourd'hui, des nouvelles de nouvelles mesures dans ce domaine arrivent presque quotidiennement.

Commencer l'impression

La technologie de base de la culture d'organes, ou ingénierie tissulaire, consiste à utiliser des cellules souches embryonnaires pour produire des cellules spécialisées d'un tissu particulier, par exemple des hépatocytes - cellules du parenchyme (environnement interne) du foie. Ces cellules sont ensuite placées à l’intérieur d’une structure de tissu conjonctif intercellulaire constituée principalement de protéine de collagène.

Parallèlement à la création de prothèses électromécaniques, une recherche est en cours pour un implant plus naturel combinant le tissu musculaire cardiaque développé avec un système de contrôle nanoélectronique.

Cela garantit que tout le volume de l’organe en croissance est rempli de cellules. Une matrice de collagène peut être obtenue en purifiant le tissu biologique d'un donneur à partir de cellules ou, ce qui est beaucoup plus simple et pratique, en la créant artificiellement à partir de polymères biodégradables ou de céramiques spéciales, si nous parlons deà propos des os. En plus des cellules, des nutriments et des facteurs de croissance sont introduits dans la matrice, après quoi les cellules forment un seul organe ou une sorte de « patch » destiné à remplacer la partie affectée.

Certes, la culture d'un foie, de poumons et d'autres organes vitaux artificiels pour une transplantation humaine est actuellement impossible ; dans des cas plus simples, cette technique est utilisée avec succès. Il existe un cas connu de transplantation d'une trachée cultivée chez un patient, réalisée au Centre de recherche russe en chirurgie du nom. B.V. Petrovsky sous la direction du professeur italien P. Macchiarini. Dans ce cas, la trachée du donneur a été prise comme base, qui a été soigneusement nettoyée des cellules. À leur place, des cellules souches prélevées sur la moelle osseuse du patient ont été injectées. Des facteurs de croissance et des fragments de muqueuse y ont également été placés - ils ont également été empruntés à la trachée endommagée d'une femme qui a dû être sauvée.

Des expériences réussies ont été réalisées sur l'implantation d'un poumon cultivé sur une matrice de donneur purifiée à partir de cellules chez un rat.

Les cellules indifférenciées dans de telles conditions ont donné naissance à des cellules épithéliales respiratoires. L'organe développé a été implanté chez le patient et des mesures spéciales ont été prises pour faire croître l'implant avec les vaisseaux sanguins et rétablir la circulation sanguine.

Cependant, il existe déjà une méthode permettant de faire croître des tissus sans utiliser de matrices d'origine artificielle ou biologique. La méthode a été incorporée dans un dispositif connu sous le nom de bio-imprimante. De nos jours, les bio-imprimantes sont « dépassées » par rapport aux prototypes et des modèles à petite échelle font leur apparition. Par exemple, l'appareil Organovo est capable d'imprimer des fragments de tissus contenant 20 couches cellulaires ou plus (y compris des cellules de différents types), unies par du tissu intercellulaire et un réseau de capillaires sanguins.

La culture d’un foie artificiel entier est encore loin, mais des fragments de tissu hépatique humain ont déjà été obtenus en les cultivant sur une matrice de polymères biodégradables. De tels implants peuvent aider à restaurer les zones touchées.

Tissu conjonctif et les cellules sont assemblées en utilisant la même technologie que celle utilisée dans l'impression tridimensionnelle : une tête mobile, positionnée avec une précision au micron dans un réseau de coordonnées tridimensionnelles, « crache » des gouttelettes contenant soit des cellules, soit du collagène et d'autres substances jusqu'au point souhaité. . Divers fabricants de bio-imprimantes ont signalé que leurs appareils sont déjà capables d'imprimer des fragments de peau d'animaux de laboratoire, ainsi que des éléments de tissu rénal. De plus, il a été possible d’obtenir la disposition correcte de cellules de différents types les unes par rapport aux autres. Certes, l’époque où les imprimeurs des cliniques pourront créer des organes à des fins diverses et en gros volumes devra attendre.

Cerveau à remplacer

Le développement du thème des pièces détachées pour humains nous amène inévitablement au thème le plus intime : ce qui rend une personne humaine. Le remplacement du cerveau est peut-être l’idée la plus fantastique concernant l’immortalité potentielle. Le problème, comme vous pouvez le deviner, est que le cerveau semble être l’objet matériel le plus complexe connu de l’humanité dans l’univers. Et peut-être l’un des plus incompréhensibles. On sait de quoi il s’agit, mais on sait très peu de choses sur son fonctionnement.

Nouvelle peau. Un employé de laboratoire sort du bain une bande d’épiderme cultivé artificiellement. Le tissu a été créé à l'Institut dermatologique de Pomezia, en Italie, sous la direction du professeur Michele De Luca.

Ainsi, si le cerveau peut être recréé comme un ensemble de neurones qui établissent des connexions entre eux, nous devons encore trouver comment y placer toutes les informations dont une personne a besoin. Sinon, au mieux, nous aurons un adulte avec la « matière grise » d’un bébé. Malgré le caractère super-fantastique de l'objectif final, la science travaille activement sur le problème de la régénération du tissu nerveux. En fin de compte, l'objectif peut être plus modeste - par exemple restaurer une partie du cerveau détruite à la suite d'une blessure ou d'une maladie grave.

Le problème de la régénération artificielle du tissu cérébral est aggravé par le fait que le cerveau est très hétérogène : il contient de nombreux types cellules nerveuses, en particulier les neurones inhibiteurs et excitateurs et la névroglie (littéralement « colle nerveuse ») - un ensemble de cellules de soutien du système nerveux. En plus, différents types les cellules sont disposées d'une certaine manière dans l'espace tridimensionnel, et cette disposition doit être reproduite.

C’est le cas alors que les technologies de culture de tissus fonctionnent déjà en médecine et sauvent des vies. Il existe des cas connus d’implantation réussie d’une trachée cultivée sur une matrice de donneur à partir des cellules de la moelle épinière du patient.

Puce nerveuse

Dans l'un des laboratoires du célèbre Massachusetts Institute of Technology, connu pour ses développements dans le domaine des technologies de l'information, ils ont abordé la création de tissu nerveux artificiel « de manière informatique », en utilisant des éléments de la technologie de fabrication de micropuces.

Des chercheurs de Boston ont prélevé un mélange de cellules nerveuses obtenues à partir du cortex primaire du rat et les ont appliqués sur de fines feuilles d'hydrogel. Les plaques formaient une sorte de sandwich, et il s'agissait désormais d'en isoler des blocs individuels avec une structure spatiale donnée. Ayant reçu de tels blocs transparents, les scientifiques avaient l'intention d'étudier les processus de formation de connexions neuronales au sein de chacun d'eux.

La technologie consistant à transplanter une vessie humaine cultivée sur une matrice de collagène à partir de la vessie ou de l'intestin grêle d'origine animale a déjà été créée et connaît une pratique positive.

Le problème a été résolu grâce à la photolithographie. Des masques en plastique ont été placés sur les couches d’hydrogel, ce qui a permis à la lumière d’affecter uniquement certaines zones, les « soudant » ensemble. De cette manière, il a été possible d'obtenir des compositions de matériau cellulaire de différentes tailles et épaisseurs. L’étude de ces éléments constitutifs pourrait éventuellement conduire à la création de morceaux significatifs de tissu neural destinés à être utilisés dans les implants.

Si les ingénieurs du MIT abordent l'étude et la reconstruction du tissu nerveux dans un style d'ingénierie, c'est-à-dire en formant mécaniquement les structures nécessaires, alors au Centre RIKEN pour la biologie du développement de la ville japonaise de Kobe, les scientifiques sous la direction du professeur Yoshiki Sasai tâtonnent. pour une autre voie - evo-devo, la voie de l'évolution développementale. Si les cellules souches pluripotentes d'un embryon peuvent, lors de leur division, créer des structures auto-organisées de cellules spécialisées (c'est-à-dire divers organes et tissus), alors est-il possible, après avoir compris les lois d'un tel développement, de diriger le travail des cellules souches. créer des implants déjà avec formes naturelles?

De nombreux progrès ont été réalisés dans la croissance des os et du cartilage sur matrices, mais la restauration du tissu neural de la moelle épinière est une question d’avenir.

Et ainsi question principale, à laquelle les biologistes japonais entendaient répondre : dans quelle mesure le développement de cellules spécifiques dépend-il de facteurs externes (par exemple, du contact avec les tissus voisins), et dans quelle mesure le programme est « câblé » à l’intérieur des cellules souches elles-mêmes. . Des recherches ont montré qu'il est possible de cultiver un élément spécialisé donné du corps à partir d'un groupe isolé de cellules souches, même si facteurs externes jouent un certain rôle - par exemple, certains signaux inducteurs chimiques sont nécessaires pour que les cellules souches se développent, disons, exactement comme le tissu nerveux. Et pour cela, vous n'aurez besoin d'aucune structure de support qui devra être remplie de cellules - les formes apparaîtront elles-mêmes au cours du processus de développement, lors de la division cellulaire.

Dans un nouveau corps

La question d'une greffe de cerveau, puisque le cerveau est le siège de l'intelligence et du « je » humain lui-même, n'a fondamentalement aucun sens, puisque si le cerveau est détruit, alors il est impossible de recréer la personnalité (à moins qu'avec le temps ils n'apprennent faire des « copies de sauvegarde » de la conscience). La seule chose qui pourrait avoir du sens est une greffe de tête, ou plutôt une greffe de corps sur une tête qui a des problèmes avec son corps. Cependant, s'il est impossible au niveau de la médecine moderne de restaurer la moelle épinière, le corps avec une nouvelle tête restera paralysé. Certes, à mesure que l’ingénierie tissulaire se développe, il est possible de restaurer le tissu nerveux de la moelle épinière à l’aide de cellules souches. Durant l’opération, le cerveau devra être rapidement refroidi pour éviter la mort des neurones.

Grâce à une méthode brevetée par Sasai, les Japonais ont réussi à développer des structures tridimensionnelles de tissu nerveux, dont la première était la rétine de l'œil (appelée coupe optique), obtenues à partir de cellules souches embryonnaires de souris, constituées de fonctionnel divers types cellules. Ils ont été localisés selon la nature. La réalisation suivante fut l'adénohypophyse, qui non seulement reproduit la structure naturelle, mais libère également les hormones nécessaires lorsqu'elle est transplantée chez une souris.

Bien sûr, nous sommes encore très, très loin d’implants pleinement fonctionnels de tissu nerveux, et plus encore de parties du cerveau humain. Cependant, les succès de la régénération tissulaire artificielle utilisant les technologies d'évolution du développement indiquent le chemin que suivra toute la médecine régénérative : des prothèses « intelligentes » - aux implants composites, dans lesquels des structures spatiales prêtes à l'emploi sont « germées » avec du matériel cellulaire, et plus loin - à la croissance des pièces de rechange pour l'homme selon les mêmes lois selon lesquelles elles se développent dans des conditions naturelles.

INTRODUCTION

La culture d’organes et ses alternatives

De nombreuses maladies, y compris celles potentiellement mortelles, sont associées à des troubles du fonctionnement d'un organe spécifique (par exemple, insuffisance rénale, insuffisance cardiaque, diabète sucré, etc.). Ces troubles ne peuvent pas être corrigés dans tous les cas par des interventions pharmacologiques ou chirurgicales traditionnelles.

Il existe un certain nombre de moyens alternatifs pour restaurer la fonction des organes des patients en cas de dommages graves :

1) Stimulation des processus de régénération dans le corps. En plus des effets pharmacologiques, la procédure d'introduction dans l'organisme est utilisée dans la pratique.cellules souches qui ont la capacité de se transformer en cellules fonctionnelles à part entière du corps. Des résultats positifs ont déjà été obtenus dans le traitement d'une grande variété de maladies utilisant des cellules souches, y compris les maladies les plus courantes dans la société, telles que les crises cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux, les maladies neurodégénératives, le diabète et autres. Cependant, il est clair que cette méthode de traitement n'est applicable que pour éliminer des lésions organiques relativement mineures.

2) Reconstitution des fonctions des organes à l'aide de dispositifs d'origine non biologique. Ça peut être grandes tailles appareils auxquels les patients sont connectés pendant un certain temps (par exemple, appareils d'hémodialyse en cas d'insuffisance rénale). Il existe également des modèles d'appareils portables ou d'appareils implantés à l'intérieur du corps (il existe des options pour le faire, en quittant le propre organe du patient, cependant, il est parfois retiré et l'appareil reprend complètement ses fonctions, comme dans le cas de l'utilisation un coeur artificielAbioCor). Dans certains cas, ces dispositifs sont utilisés en attendant que l’organe du donneur requis soit disponible. Jusqu'à présent, les analogues non biologiques sont nettement inférieurs en perfection aux organes naturels.

3) Utilisation de donneurs d'organes. Les organes de donneurs, transplantés d'une personne à une autre, sont déjà largement utilisés, et parfois avec succès, dans la pratique clinique. Cependant, cette orientation se heurte à un certain nombre de problèmes, comme une grave pénurie d'organes donneurs, le problème de la réaction de rejet d'un organe étranger par le système immunitaire, etc. Il y a déjà eu des tentatives de transplantation d'organes d'animaux chez l'homme (cette est appelée xénotransplantation), mais jusqu'à présent, le succès de l'utilisation de cette méthode est modeste et elle n'a pas été mise en pratique. Cependant, des recherches sont en cours pour améliorer l’efficacité de la xénotransplantation, par exemple grâce à la modification génétique.

4) Organes en croissance. Les organes peuvent être cultivés artificiellement à la fois dans le corps humain et à l’extérieur du corps. Dans certains cas, il est possible de faire croître un organe à partir des cellules de la personne à qui il va être transplanté. Un certain nombre de méthodes ont été développées pour la culture d'organes biologiques, par exemple en utilisant des dispositifs spéciaux fonctionnant sur le principe d'une imprimante 3D. La direction à l'étude comprend une proposition sur la possibilité de grandir, de remplacer un corps humain endommagé par un cerveau préservé, un organisme se développant de manière indépendante, un clone - une «plante» (avec la capacité de penser handicapée).

Parmi les quatre options répertoriées pour résoudre le problème de la défaillance d'un organe, leur culture peut être le moyen le plus naturel pour le corps de se remettre de dommages majeurs.

Ce texte fournit des informations sur les progrès existants dans la culture d'organes biologiques.

RÉALISATIONS ET PERSPECTIVES DE CROISSANCE ET DE CHOSES INDIVIDUELLES

D L I N U D M E D I C I N S

Croissance des tissus

La culture de tissus simples est une technologie qui existe déjà et qui est utilisée dans la pratique.

Cuir

La restauration des zones cutanées endommagées fait déjà partie de la pratique clinique. Dans certains cas, des méthodes sont utilisées pour régénérer la peau de la personne elle-même, par exemple une victime de brûlure, grâce à des influences particulières. C'est par exemple celui développé par R.R. Hyamatrix, matériau bioplastique Rakhmatulline 1 , ou biocol 2 , développé par une équipe dirigée par B.K. Gavriliouk. Des hydrogels spéciaux sont également utilisés pour faire pousser la peau sur le site de la brûlure. 3 .

Des méthodes d'impression de fragments de tissus cutanés à l'aide d'imprimantes spéciales sont également en cours de développement. La création de telles technologies est réalisée, par exemple, par les développeurs des centres américains de médecine régénérative AFIRM 4 et WFIRM 5 .

Le Dr Jorg Gerlach et ses collègues de l'Institut de médecine régénérative de l'Université de Pittsburgh ont inventé un dispositif de greffe de peau qui aidera les personnes à guérir plus rapidement des brûlures de gravité variable. Skin Gun pulvérise une solution contenant les propres cellules souches de la victime sur la peau endommagée de la victime. Pour le moment, la nouvelle méthode de traitement est au stade expérimental, mais les résultats sont déjà impressionnants : les brûlures graves guérissent en quelques jours seulement. 6

Os

Un groupe de chercheurs de l'Université de Columbia dirigé par Gordana Vunjak-Novakovic a obtenu un fragment osseux similaire à une partie de l'articulation temporo-mandibulaire à partir de cellules souches ensemencées sur un échafaudage. 7

Des scientifiques de la société israélienne Bonus Biogroup 8 (Fondateur et PDG - Shai Meretzky,ShaiMeretzki) développent des méthodes permettant de faire croître des os humains à partir du tissu adipeux d'un patient obtenu par liposuccion. L'os ainsi développé a déjà été transplanté avec succès dans la patte d'un rat.

Dents

Des scientifiques italiens deUniversitédeUdinea pu montrer qu'une population de cellules souches mésenchymateuses obtenues à partir d'une seule cellule de tissu adipeuxin vitromême en l’absence d’une matrice ou d’un support structurel spécifique, il peut être différencié en une structure ressemblant à un germe dentaire. 9

À l'Université de Tokyo, des scientifiques ont fait pousser des dents à part entière avec des os dentaires et des fibres conjonctives provenant de cellules souches de souris et les ont transplantées avec succès dans la mâchoire d'animaux. 10

Cartilage

Des spécialistes du centre médical de l'université de Columbia, dirigés par Jeremy Mao, ont réussi à restaurer le cartilage articulaire des lapins.

Tout d’abord, les chercheurs ont retiré le tissu cartilagineux de l’articulation de l’épaule de l’animal, ainsi que la couche de tissu osseux sous-jacente. Ensuite, il a placé des supports de collagène à la place des tissus retirés.

Chez les animaux dont les échafaudages contenaient un facteur de croissance transformant, une protéine qui contrôle la différenciation et la croissance cellulaire, les tissus osseux et cartilagineux de l'humérus ont été reformés et le mouvement de l'articulation a été complètement restauré. 11

Un groupe de scientifiques américains de l'Université du Texas à Austin a réussi à progresser dans la création de tissus cartilagineux avec des changements différentes régions propriétés mécaniques et composition de la matrice extracellulaire. 12

En 1997, le chirurgien Jay Vscanti du Massachusetts General Hospital de Boston a réussi à faire pousser une oreille humaine sur le dos d'une souris à l'aide de cellules cartilagineuses. 13

Des médecins de l'Université Johns Hopkins ont retiré une oreille atteinte d'une tumeur et une partie de l'os du crâne d'une femme de 42 ans atteinte d'un cancer. En utilisant du tissu cartilagineux provenant de la poitrine, de la peau et des vaisseaux sanguins d'autres parties du corps de la patiente, ils ont fait pousser une oreille artificielle sur son bras, puis l'ont transplantée au bon endroit. 14

Navires

Les chercheurs du groupe du professeur Ying Zheng ont développé des vaisseaux à part entière en laboratoire, apprenant à contrôler leur croissance et à en former des structures complexes. Les vaisseaux forment des branches et réagissent normalement aux substances constrictives, transportant le sang même à travers des angles vifs. 15

Des scientifiques dirigés par Jennifer West, présidente de l'Université Rice, et Mary Dickinson, physiologiste moléculaire du Baylor College of Medicine (BCM), ont trouvé un moyen de développer des vaisseaux sanguins, y compris des capillaires, en utilisant le matériau de base est le polyéthylène glycol (PEG), un plastique non toxique. Les scientifiques ont modifié le PEG pour imiter la matrice extracellulaire du corps.

Ils l’ont ensuite combiné avec deux types de cellules nécessaires à la formation des vaisseaux sanguins. En utilisant la lumière pour transformer les brins de polymère PEG en un gel tridimensionnel, ils ont créé un hydrogel mou contenant des cellules vivantes et des facteurs de croissance. En conséquence, les scientifiques ont pu observer comment les cellules forment lentement des capillaires dans le gel.

Pour tester les nouveaux réseaux de vaisseaux sanguins, les scientifiques ont implanté des hydrogels dans les cornées de souris, où il n’y a pas d’approvisionnement naturel en sang. L'introduction du colorant dans le sang des animaux a confirmé l'existence d'un flux sanguin normal dans les capillaires nouvellement formés. 16

Des médecins suédois de l'Université de Göteborg, dirigés par le professeur Suchitra Sumitran-Holgersson, ont réalisé la première opération au monde consistant à transplanter une veine issue des cellules souches d'un patient. 17

Une section de la veine iliaque d'environ 9 centimètres de long, obtenue auprès d'un donneur décédé, a été débarrassée des cellules du donneur. Les cellules souches de la jeune fille ont été placées à l’intérieur du cadre protéique restant. Deux semaines plus tard, une opération a été réalisée pour transplanter une veine dans laquelle se développaient du muscle lisse et de l'endothélium.

Plus d’un an s’est écoulé depuis l’opération, aucun anticorps anti-greffe n’a été détecté dans le sang du patient et le bien-être de l’enfant s’est amélioré.

Muscles

Des chercheurs de l'Institut polytechnique de Worcester (États-Unis) ont réussi à réparer une importante plaie musculaire chez des souris en cultivant et en implantant des microfils constitués de fibrine polymère protéique, recouverts d'une couche de cellules musculaires humaines. 18

Des scientifiques israéliens de l'Institut de technologie Technion-Israël étudient le degré nécessaire de vascularisation et d'organisation des tissus in vitro, ce qui permet d'améliorer la survie et l'intégration d'un implant musculaire vascularisé issu de l'ingénierie tissulaire dans le corps du receveur. 19

Sang

Des chercheurs de l'Université Pierre et Marie Curie de Paris, dirigés par Luc Douay, ont testé avec succès du sang artificiel issu de cellules souches sur des volontaires humains pour la première fois au monde.

Chacun des participants à l'expérience a reçu 10 milliards de globules rouges, ce qui équivaut à environ deux millilitres de sang. Les niveaux de survie des cellules résultantes étaient comparables à ceux des globules rouges conventionnels. 20

Moelle

Moelle osseuse artificielle destinée à la productiondansvitrocellules sanguines, a été créée avec succès par des chercheurs du laboratoire de génie chimique de l'Université du Michigan (UniversitédeMichigan) sous la direction de Nikolaï Kotov (NicolasKotova). Avec son aide, il est déjà possible d'obtenir des cellules souches hématopoïétiques et des lymphocytes B - des cellules du système immunitaire qui produisent des anticorps. 21

Cultiver des organes complexes

Vessie.

Le Dr Anthony Atala et ses collègues de l'Université américaine de Wake Forest (Wake Forest University) cultivent des vessies à partir des propres cellules de patients et les transplantent chez des patients. 22 Ils ont sélectionné plusieurs patients et leur ont prélevé des biopsies de la vessie - des échantillons de fibres musculaires et de cellules urothéliales. Ces cellules se sont multipliées pendant sept à huit semaines dans des boîtes de Pétri sur un socle en forme de bulle. Ensuite, les organes ainsi cultivés ont été cousus dans le corps des patients. Les observations des patients sur plusieurs années ont montré que les organes fonctionnaient bien, sans les effets négatifs caractéristiques des anciennes méthodes de traitement. En fait, c’est la première fois qu’un organe assez complexe, plutôt que de simples tissus comme la peau et les os, est cultivé artificiellement.dansvitroet transplanté à corps humain. Cette équipe développe également des méthodes pour cultiver d’autres tissus et organes.

Trachée.

Des chirurgiens espagnols ont réalisé la première greffe de trachée au monde, à partir des cellules souches d'une patiente, Claudia Castillo, 30 ans. L’organe a été cultivé à l’Université de Bristol à l’aide d’un échafaudage de fibres de collagène provenant d’un donneur. L'opération a été réalisée par le professeur Paolo Macchiarini de l'hôpital Clínic de Barcelone. 23

Le professeur Macchiarini collabore activement avec des chercheurs russes, ce qui a permis de réaliser les premières opérations de transplantation d'une trachée cultivée en Russie. 24

Reins

Advanced Cell Technology a rapporté en 2002 le succès de la culture d'un rein complet à partir d'une seule cellule prélevée dans l'oreille d'une vache en utilisant la technologie de clonage pour obtenir des cellules souches. Grâce à une substance spéciale, les cellules souches ont été transformées en cellules rénales.

Le tissu a été cultivé sur un échafaudage constitué d’un matériau autodestructeur créé à la Harvard Medical School et ayant la forme d’un rein ordinaire.

Les reins résultants, d’environ 5 cm de long, ont été implantés chez une vache à proximité des principaux organes. En conséquence, le rein artificiel a commencé à produire de l’urine. 25

Foie

Des spécialistes américains du Massachusetts General Hospital, dirigés par Korkut Uygun, ont transplanté avec succès des foies cultivés en laboratoire à partir de leurs propres cellules chez plusieurs rats.

Les chercheurs ont prélevé le foie de cinq rats de laboratoire et les ont débarrassés de leurs cellules hôtes, obtenant ainsi des supports de tissu conjonctif pour les organes. Les chercheurs ont ensuite injecté environ 50 millions de cellules hépatiques prélevées sur des rats receveurs dans chacun des cinq échafaudages résultants. En deux semaines, un foie pleinement fonctionnel s’est formé sur chacun des échafaudages peuplés de cellules. Les organes cultivés en laboratoire ont ensuite été transplantés avec succès chez cinq rats. 26

Cœur

Des scientifiques de l'hôpital britannique Haafield, dirigés par Megdi Yacoub, ont cultivé une partie du cœur pour la première fois dans l'histoire, en utilisant des cellules souches comme « matériau de construction ». Les médecins ont cultivé des tissus qui fonctionnaient exactement comme les valvules cardiaques responsables de la circulation sanguine chez les humains. 27

Des scientifiques de l’Université de Rostock (Allemagne) ont utilisé la technologie d’impression cellulaire LIFT (Laser-Induced-Forward-Transfer) pour produire un « patch » destiné à la régénération cardiaque. 28

Poumons

Des scientifiques américains de l'Université de Yale, dirigés par Laura Niklason, ont fait pousser des poumons en laboratoire (sur une matrice extracellulaire d'un donneur).

La matrice était remplie de cellules épithéliales pulmonaires et de la paroi interne des vaisseaux sanguins prélevés sur d’autres individus. Grâce à la culture dans un bioréacteur, les chercheurs ont pu cultiver de nouveaux poumons, qui ont ensuite été transplantés chez plusieurs rats.

L'organe a fonctionné normalement chez différents individus de 45 minutes à deux heures après la transplantation. Cependant, après cela, des caillots sanguins ont commencé à se former dans les vaisseaux des poumons. De plus, les chercheurs ont enregistré une petite quantité de sang s’écoulant dans la lumière de l’organe. Cependant, pour la première fois, des chercheurs ont pu démontrer le potentiel de la médecine régénérative pour la transplantation pulmonaire. 29

Intestins

Un groupe de chercheurs japonais de l'Université médicale de Nara (NaraMédicalUniversité) sous la direction de Yoshiyuki Nakajima (YoshiyukiNakajima) ont réussi à créer un fragment d'intestin de souris à partir de cellules souches pluripotentes induites.

Ses caractéristiques fonctionnelles, la structure des muscles et des cellules nerveuses correspondent à celles d'un intestin normal. Par exemple, il pourrait se contracter pour déplacer de la nourriture. 30

Pancréas

Des chercheurs de l'Institut Technion en Israël, travaillant sous la direction du professeur Shulamit Levenberg, ont développé une méthode permettant de cultiver du tissu pancréatique contenant des cellules sécrétoires entourées d'un réseau tridimensionnel de vaisseaux sanguins.

La transplantation de tels tissus chez des souris diabétiques a entraîné une diminution significative de la glycémie chez les animaux. 31

Thymus

Scientifiques du centre de santé de l'Université du Connecticut(ETATS-UNIS)développé une méthode de différenciation dirigée in vitro des cellules souches embryonnaires de souris (CSE) en cellules progénitrices épithéliales thymiques (PET), qui se différencient in vivo en cellules thymiques et rétablissent leur structure normale. 32

Prostate

Les scientifiques Pru Cowin, le professeur Gail Risbridger et le Dr Renya Taylor du Monash Institute of Medical Research de Melbourne sont devenus les premiers à cultiver une prostate humaine chez une souris en utilisant des cellules souches embryonnaires. 33

Ovaire

Une équipe de spécialistes dirigée par Sandra Carson (SandraCarson) de l'Université Brown a réussi à faire pousser les premiers ovules dans un organe créé en laboratoire : le chemin est passé du stade de « jeune vésicule de Graaf » à l'âge adulte. 34

Pénis, urètre

Des chercheurs du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (Caroline du Nord, États-Unis), dirigés par Anthony Atala, ont réussi à faire pousser et à transplanter avec succès des pénis chez des lapins. Après l'opération, les fonctions du pénis ont été restaurées, les lapins ont fécondé les femelles et elles ont donné naissance à une progéniture. 35

Des scientifiques de l'Université Wake Forest de Winston-Salem, en Caroline du Nord, ont cultivé l'urètre à partir des propres tissus des patients. Au cours de l'expérience, ils ont aidé cinq adolescents à restaurer l'intégrité des canaux endommagés. 36

Yeux, cornées, rétines

Des biologistes de l'Université de Tokyo ont implanté des cellules souches embryonnaires dans l'orbite d'une grenouille dont le globe oculaire avait été retiré. Ensuite, l'orbite de l'œil a été remplie d'un produit spécial milieu nutritif qui nourrissait les cellules. Après quelques semaines, les cellules embryonnaires se sont transformées en un nouveau globe oculaire. De plus, non seulement l’œil a été restauré, mais aussi la vision. Le nouveau globe oculaire a fusionné avec le nerf optique et les artères nourricières, remplaçant complètement l’ancien organe de vision. 37

Des scientifiques de l'Académie Sahlgrenska en Suède ont réussi pour la première fois à cultiver des cornées humaines à partir de cellules souches. Cela permettra à l’avenir d’éviter de longues attentes pour un donneur de cornée. 38

Des chercheurs de l'Université de Californie à Irvine, travaillant sous la direction de Hans Kairsted (HansKeirstead), ont cultivé en laboratoire une rétine à huit couches à partir de cellules souches, ce qui contribuera au développement de rétines prêtes à être transplantées pour traiter des maladies cécitantes telles que la rétinite pigmentaire et la dégénérescence maculaire. Ils testent actuellement la possibilité de transplanter une telle rétine dans des modèles animaux. 39

Tissu nerveux

Des chercheurs du Centre RIKEN de biologie du développement, à Kobe, au Japon, dirigés par Yoshiki Sasai, ont développé une technique permettant de cultiver l'hypophyse à partir de cellules souches,qui a été implanté avec succès chez des souris.Les scientifiques ont résolu le problème de la création de deux types de tissus en influençant les cellules souches embryonnaires de souris avec des substances qui créent un environnement similaire à celui dans lequel se forme l'hypophyse d'un embryon en développement et ont assuré un apport abondant d'oxygène aux cellules. En conséquence, les cellules ont formé une structure tridimensionnelle, semblable en apparence à l’hypophyse, contenant un complexe de cellules endocrines qui sécrètent des hormones hypophysaires. 40

Des scientifiques du Laboratoire de technologies cellulaires de l'Académie médicale d'État de Nijni Novgorod ont réussi à développer un réseau neuronal, en réalité un fragment du cerveau. 41

Ils ont développé un réseau neuronal sur des matrices spéciales - des substrats multiélectrodes, qui permettent d'enregistrer l'activité électrique de ces neurones à tous les stades de croissance.

CONCLUSION

L'examen des publications ci-dessus montre qu'il y a déjà eu des progrès significatifs dans l'utilisation de la culture d'organes pour le traitement des humains, non seulement des tissus les plus simples, comme la peau et les os, mais aussi d'organes assez complexes, comme vessie, ou trachée. Les technologies permettant de cultiver des organes encore plus complexes (cœur, foie, yeux, etc.) sont encore testées sur des animaux. En plus d'être utilisés en transplantologie, ces organes peuvent servir, par exemple, à des expériences qui remplacent certaines expériences sur des animaux de laboratoire, ou aux besoins de l'art (comme l'a fait J. Vacanti susmentionné). Chaque année, de nouveaux résultats apparaissent dans le domaine de la culture d'organes. Selon les prévisions des scientifiques, le développement et la mise en œuvre de techniques de culture d'organes complexes sont une question de temps, et il est fort probable que dans les décennies à venir, la technique se développera à un point tel que la culture d'organes complexes sera largement répandue. utilisé en médecine, remplaçant la méthode de transplantation actuellement la plus courante à partir de donneurs.

Sources d'informations.

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41Mukhina I.V., Khaspekov L.G. Nouvelles technologies en neurobiologie expérimentale : réseaux de neurones sur matrice multiélectrodes. Annales de neurologie clinique et expérimentale. 2010. N° 2. p. 44-51.

Il y a des plantes d'intérieur dans presque toutes les maisons. Les favoris verts en été comme en hiver ravissent leurs propriétaires avec un feuillage brillant et belle floraison. Mais pour cela, ils ont besoin heure d'hiver nécessite des soins attentifs, un arrosage et une fertilisation.
Bien sûr, nous ne parlons pas de ces plantes qui hibernent. Eux arrosage abondant et l'alimentation hivernale n'est pas nécessaire.

Aujourd'hui, sur le site Web Popular About Health, nous expliquerons comment nourrir les fleurs d'intérieur en hiver à l'aide de remèdes populaires.

Caractéristiques de l'alimentation des plantes d'intérieur en hiver

La nécessité d'appliquer des engrais en hiver dépend du type de plante d'intérieur et des conditions climatiques de la pièce. Par exemple, la plupart des plantes succulentes se « reposent » en hiver. Ils ne nécessitent pas d’arrosage et surtout d’engrais.

Mais d'autres, notamment l'azalée, violettes d'intérieur, ainsi que l'anthurium, le spathiphyllum et autres fleurs, il est utile de les nourrir en hiver.

Les fleurs qui aiment la lumière du soleil, l’arrosage et l’irrigation en ont particulièrement besoin. En plus d'appliquer des engrais, il est également utile de les éclairer avec des phytolampes, prolongeant ainsi la journée.

Signes du besoin de se nourrir

Il existe plusieurs signes principaux par lesquels vous pouvez comprendre que les plantes ont besoin d'une nutrition supplémentaire :

Tiges faibles qui s'étirent vers le haut ;
- jaunissement, feuilles petites et tombantes, perte de leur éclat ;
- chute des feuilles, présence de taches dessus ;
- longue absence de floraison ;
- faible résistance aux maladies ;
- d'autres signes prononcés de mauvaise santé.

Pour aider vos plantes, vous pouvez acheter des engrais prêts à l'emploi dans un magasin de jardinage. Mais de nombreuses personnes préfèrent nourrir les fleurs d'intérieur en hiver avec des remèdes populaires préparés à la maison. Jetons un coup d'œil à quelques recettes populaires :

Engrais naturels

Cendre de bois:

De nombreux jardiniers connaissent bien cet engrais. La cendre de bois contient des substances utiles nécessaires à toute plante. Pour les fleurs d'intérieur - c'est l'un des les meilleurs engrais.

Vous pouvez en préparer une infusion - 1 cuillère à soupe pour 1 litre d'eau décantée. Il est recommandé d'arroser les fleurs 1 à 2 fois par semaine.

Sucre:

Les amateurs de plantes d’intérieur utilisent souvent du sucre pour les nourrir. Pour ce faire, diluez 1 cuillère à soupe dans un demi-litre d'eau. Lorsque le sucre est complètement dissous, arrosez la plante avec la solution, pas plus d'une fois par mois. Des jardiniers expérimentés Il est recommandé d'utiliser l'un des produits EM avec cette alimentation, par exemple Baikal EM-1.

Glucose:

Au lieu du sucre, il vaut mieux utiliser du glucose, c'est beaucoup plus efficace. Achetez une préparation en comprimés, dissolvez 1 comprimé dans 1 litre d'eau. Arrosez et vaporisez les feuilles, mais pas plus d'une fois par mois.

La levure de boulanger:

Ce produit est très utile pour les animaux verts. La levure active l'activité vitale des micro-organismes du sol, ce qui accélère la libération de dioxyde de carbone et active la minéralisation de la matière organique. La solution ne peut être utilisée plus d'une fois par mois.

Une solution nutritive est préparée à partir de levure, utile pour nourrir les fleurs d'intérieur en hiver : dissolvez 10 g de levure fraîche dans 1 litre d'eau tiède, où vous remuez d'abord 1 cuillère à soupe de sucre. Avant d'arroser, diluez la solution avec de l'eau décantée dans un rapport de 1x10.

Si vous utilisez de la levure sèche, prenez 10 g - 10 litres d'eau et 3 cuillères à soupe de sucre. Avant d'arroser, la solution est diluée avec de l'eau 1 x 5.

Café renversé:

Les sédiments restant dans la tasse suite au café infusé et bu sont un excellent engrais pour les fleurs d'intérieur. Son utilisation ne pourrait pas être plus simple : mélangez les sédiments d'une tasse avec de la terre dans un pot. De nombreuses fleurs aiment les engrais à base de café. Parmi eux se trouvent les azalées, les roses, les lys, les rhododendrons, ainsi que la plupart des conifères.

Préparation du thé:

De nombreuses personnes jettent également dans le sol les feuilles de thé qui restent après avoir bu du thé. C'est très utile pour les fleurs, mais cela peut aussi avoir un effet désagréable : les mouches noires sont très friandes de feuilles de thé, qui se reproduisent en grande quantité dans un sol fertilisé avec des feuilles de thé.

Pelure d'oignon:

En parlant de nourrir les plantes d'intérieur en hiver à l'aide de remèdes populaires, on ne peut manquer de mentionner une décoction de pelures d'oignon. Toutes les plantes sans exception adorent cet engrais. L’alimentation favorise leur croissance, les rend plus forts et active la floraison. Et cela est compréhensible, car la décoction contient presque tous les nutriments nécessaires.

Pour préparer l'engrais, versez 2 poignées de cosses avec deux litres d'eau. Porter à ébullition, baisser le feu, laisser mijoter 10 minutes. Laissez ensuite refroidir et prenez environ 3 heures. Filtrez et vaporisez les plantes. Pour l'arrosage, diluer avec moitié-moitié d'eau.

Pelure de banane:

Ne jetez pas les peaux de banane que vous mangez. Placer dans un bocal de trois litres, remplir jusqu'en haut avec de l'eau. Au bout d'une journée, filtrer l'infusion et jeter la peau. Arroser et vaporiser d'infusion.

Lors de la replantation de la plante, mélangez la peau séchée au sol frais. Au fil du temps, elle pourrira et la plante recevra les microéléments dont elle a besoin, activant la croissance, la floraison et l'éclat de la masse verte.

Les floriculteurs expérimentés conseillent d'utiliser les engrais pour fleurs domestiques avec modération, l'essentiel est de ne pas en faire trop. Un excès d’engrais est tout aussi nocif pour les plantes qu’une carence. Dans certains cas, des solutions d’arrosage trop concentrées peuvent même tuer un animal vert.

Par conséquent, la fertilisation doit être correctement formulée, équilibrée autant que possible et appliquée à temps (en tenant compte de la période de repos hivernal de nombreuses plantes). Ce n’est que si ces conditions sont remplies que l’alimentation sera bénéfique.

Les plantes décoratives apportent confort et harmonie à votre maison, purifient l'air et apportent une portion supplémentaire d'oxygène. Cependant, sans soins appropriés, ils se fanent. Pour que les plantes soient fortes et juteuses, il est nécessaire d'ajouter régulièrement des nutriments au sol. Aujourd'hui, sur notre site Web, nous parlerons comment nourrir les plantes d'intérieur en hiver à la maison.

Fondamentalement, les directives d'entretien des plantes d'intérieur stipulent que la fertilisation ne doit être effectuée que pendant la saison chaude. En hiver, les animaux verts ne sont pas aussi sensibles aux engrais. Mais que se passerait-il si, en été, les plantes d'intérieur ne recevaient pas suffisamment de nutriments et montraient des signes de famine ? Dans ce cas, il est nécessaire de procéder à une alimentation hivernale.

Types d'engrais pour plantes d'intérieur

Il existe deux manières principales de nourrir les fleurs de la maison :

1. Utilisez des formulations nutritionnelles faites maison.
2. Utilisez un engrais prêt à l’emploi acheté.

La deuxième méthode est plus fiable, c'est pourquoi les propriétaires de plantes d'intérieur la préfèrent souvent. De plus, dans le cas de Plantes d'ornement il n'y a pas lieu de s'inquiéter substances chimiques restera dans l'usine. Mais les engrais faits maison pour plantes d'intérieur ont aussi leurs admirateurs. Leur principal avantage est la réduction des coûts.

Engrais maison pour plantes d'intérieur en hiver

Les plantes d'intérieur peuvent être nourries à la maison en utilisant les matériaux disponibles. En les alternant, il est facile d'obtenir une nutrition adéquate pour les fleurs d'intérieur. Que pouvez-vous utiliser ?
Sucre. Le glucose formé suite à l'absorption du sucre contribue au développement actif de la plante. Vous pouvez arroser les plantes avec du sirop de sucre ou saupoudrer la terre du pot de sucre sec avant d'arroser. Cette méthode d'alimentation ne doit pas être utilisée à la maison plus d'une fois par mois.
Marc de café. Ce n'est pas seulement une matière première nutritive qui donnera de l'énergie aux plantes d'intérieur en hiver, mais qui gonflera également le sol. L'engrais ne vous coûtera rien, puisque vous pouvez ajouter du marc de café laissé après l'infusion dans un pot de fleurs. Il est juste important de se rappeler que cette fertilisation augmente l’acidité du sol, ce qui n’appréciera pas toutes les plantes d’intérieur. Le marc de café - un aliment nutritif pour les fleurs d'intérieur

Pelures d'agrumes et de bananes. Ce sont d'excellentes sources nutriments pour les fleurs d'intérieur, elles doivent être écrasées et remplies d'eau. Au bout de trois semaines, l'infusion se transformera en un excellent complément. Il doit être utilisé une fois par mois. La peau de banane peut être écrasée et enterrée dans le sol dans un pot de fleurs sans traitement - avec le temps, elle pourrira et se transformera en un bon engrais.
Cendre. Cet engrais naturel pour plantes d'intérieur est riche en minéraux et permet de désinfecter le sol. Les cendres doivent être mélangées avec de la terre dans un pot ou une solution préparée - 1 c. par verre.

La levure active les pouvoirs des plantes d'intérieur en hiver

Levure. Après avoir été fertilisées avec de la levure, les plantes d'intérieur commencent à se développer activement. Pour fertiliser les plantes, préparez une solution en prenant environ 10 g de levure pour 1 litre d'eau (pour l'eau fraîche) et 10 litres (pour l'eau sèche). Ajoutez 1 à 2 cuillères à soupe de sucre au mélange et laissez reposer deux heures. Fleurs d'intérieur eau avec une solution diluée 5 fois.
Humus et fientes d'oiseaux. Ce sont des engrais naturels reconnus depuis longtemps pour les plantes, mais pour les fleurs d'intérieur, ils doivent être utilisés avec une attention particulière (lors de l'arrosage, ils libèrent mauvaise odeur). Les plantes d'intérieur réagissent bien à l'humus de feuilles en hiver, ainsi qu'à l'humus de vache, de porc ou de cheval. Toutes les substances énumérées doivent être fortement diluées avec de l'eau et appliquées sur le sol après l'arrosage.
Pelures d'oignons et coquilles d'œufs.

L'infusion de pelure d'oignon est un aliment végétal fait maison populaire.

L'eau de l'aquarium, ainsi que l'eau drainée après le lavage des céréales, seront également nutritives pour les plantes d'intérieur. Vous pouvez arroser les fleurs en hiver avec les restes de thé.

Conseil! Les engrais répertoriés peuvent être utilisés lors de la culture de semis à la maison à la fin de l'hiver et au début du printemps.

Engrais prêts à l'emploi pour plantes d'intérieur en hiver

En hiver, il est d’usage d’appliquer moins d’engrais sur les pots de plantes d’intérieur qu’en été. Cependant, cette règle ne s'applique pas aux plantes qui fleurissent tout l'hiver. Si les fleurs d'intérieur montrent des signes de carence en nutriments, il est préférable d'agir à l'aide de suppléments minéraux prêts à l'emploi. Ils sont rapidement absorbés par la plante et produisent des résultats.

Les engrais prêts à l'emploi sont absorbés plus rapidement par les plantes

Aujourd'hui, dans les magasins, vous pouvez trouver de nombreux engrais prêts à l'emploi pour plantes d'intérieur (« Azofoska », « Nitrophoska », etc.). Comment choisir? Chaque engrais contient trois éléments principaux : l'azote, le phosphore et le potassium. Faites attention à leur relation proportionnelle. N'oubliez pas que l'azote est responsable du développement des parties vertes des cultures, le phosphore est responsable de la splendeur de la floraison et le potassium augmente la résistance au gel. Choisissez un engrais d'hiver soit en fonction des problèmes existants, soit avec un rapport égal des trois composants.

Ne vous laissez pas emporter par l'alimentation des plantes d'intérieur, car un excès de substances essentielles leur est également nocif (notamment les fougères).
Ne fertilisez pas les plantes pendant la période de dormance, pendant un certain temps après la transplantation et pendant la maladie.
En hiver, la quantité de fertilisation doit être réduite, car avec un manque d'absorption de la lumière substances utiles diminue et leur accumulation se produit dans le sol.

Pour les jeunes plants, prenez une solution moins concentrée que celle indiquée dans la notice.
Versez l'engrais dans un pot avec de la terre humide.

Ainsi, avant de nourrir les plantes d'intérieur à la maison en hiver, assurez-vous qu'elles en ont vraiment besoin. N'oubliez pas que par temps froid, votre animaux verts vous avez besoin de beaucoup moins de nutriments et leur excès peut être très nocif.