7 човешки органа, които учените могат да отгледат в лабораториите

При някои животни, като например мекотелите и саламандрите, израстването на увредена част от тялото е често срещано явление. За съжаление регенерацията на органите не е достъпна за хората и ние не можем да регенерираме сърцето, белите дробове или крайниците си. Най-многото, което можем да направим, е да заменим остарелия горен слой на кожата – той се сменя напълно на всеки четири седмици. Въпреки това съвременната наука от години успява да отглежда човешки органи в различни лаборатории и някои от тях работят точно като истинските. Списъкът на съществуващите изкуствени органи може да ви изненада!

Ухо, отпечатано на 3D принтер

През 2013 г. изследователите направиха истински пробив, като създадоха изкуствено човешко ухо с помощта на технология за 3D принтиране и истински клетки.

Процесът започва с моделиране на детско ухо в специална 3D програма, след което моделът се вкарва в паметта на 3D принтер. Полученият калъп се запълва с клетки, взети от краве ухо, и колаген, взет от опашките на плъхове – последният служи като рамка за растежа на клетките.

Готовата заготовка се имплантира на плъхове за период от един до три месеца, за да се наблюдава как тъканта се променя и расте. В бъдеще изследователите планират да използват човешки клетки за създаване на уши за деца, родени с микротия – вроден дефект, при който външното ухо не се развива правилно, което води до проблеми със слуха.

Отглеждане на изкуствено сърце

През 2024 г. учените постигнаха нов пробив: с помощта на стволови клетки те отгледаха малки човешки сърца в лабораторни условия. Тези миниатюрни копия на сърцето, по-малки от оризово зърно, имат всички характеристики на истинското сърце: кръвоносни съдове и всички вариации на клетките. Нещо повече, те дори бият като истински!

Стволовите клетки са специални клетки, които имат способността да се превръщат в различни видове клетки в тялото. Те играят ключова роля в регенерацията на тъканите и могат да се използват за лечение на различни заболявания.

Изследователите са разработили и „сърца върху чипове“. Това са миниатюрни устройства с прозрачен или полупрозрачен корпус, които дават възможност на учените да наблюдават процесите, протичащи в тях. В дълбините на чипа са разположени малки канали, които имитират кръвоносните съдове на сърцето. Учените могат да наблюдават как те реагират на различните лекарства, добавени към системата.

Тези модели са изпратени в космоса, за да се разбере как безтегловността влияе на сърдечната функция в космически условия.

Изкуствен човешки бъбрек

През 2015 г. учени отгледаха миниатюрен бъбрек в лабораторни условия с помощта на стволови клетки. Този орган, който е умалено копие на истинския бъбрек, съдържа всички ключови клетъчни елементи, характерни за човешкия орган. Той е създаден с помощта на специална смес от химикали, която стимулира неговия растеж.

Изкуственият орган има структура, подобна на бъбреците на развиващ се плод, и се оказва подходящ за тестване на нови лекарства. Изследователите се надяват, че подобни изкуствени бъбреци ще открият нови хоризонти в изучаването на бъбречните заболявания и разработването на безопасни и ефективни лечения.

Създаване на изкуствени бели дробове

Удивително е, че през същата 2015 г. учените отгледаха в лабораторни условия миниатюрни модели на бели дробове, които имат структурата на дихателните пътища, включително бронхите, и малки алвеоли – така се наричат белодробните торбички, в които се осъществява обменът на кислород с въглероден диоксид.

Тези миниатюрни бели дробове могат да пресъздадат реакциите на реалните тъкани, което ги прави ценен инструмент за изучаване на дихателната система, за откриване на промените при заболяванията и за тестване на нови лекарства. Според авторите на научната работа тези модели помагат да се разбере как работят белите дробове. Заслужава да се отбележи, че те могат да се съхраняват в лабораторията повече от три месеца, което дава на учените достатъчно време за провеждане на необходимите изследвания.

Изкуствен стомах в лабораторни условия

През 2014 г. учените успяват да отгледат малки модели на стомах в лабораторни условия. В рамките на един месец изходните материали образуват кухи структури с овална форма и вътрешни гънки, които максимално наподобяват човешкия стомах.

Тези миниатюрни стомаси, които са с диаметър само около 3 милиметра, се превърнаха във важен инструмент за изучаване на бактерията Helicobacter pylori (Хеликобактер пилори), причинител на редица стомашни заболявания. Според учените тази бактерия се държи по-различно при животните, отколкото при хората, и тези модели им позволяват да изследват поведението ѝ при условия, максимално близки до човешките.

Изкуствена конюнктива на окото

В лабораторни условия учените дори успяха да отгледат копие на човешката конюнктива – прозрачната защитна обвивка на очите. За да го създадат, те използват стволови клетки, взети от тъкани на конюнктивата, предоставени от донори на органи и пациенти след очни операции.

Изкуствената част на окото съдържа всички видове клетки, характерни за човешката конюнктива, включително тези, които отговарят за образуването на сълзи с високо съдържание на слуз. Освен това учените откриха нов тип клетки на повърхността на модела, неописани досега, но свързани с алергичните реакции. В бъдеще тези разработки могат да помогнат за създаването на заместители на конюнктивата за пациенти с очни заболявания.

Изкуствен човешки мозък

През изминалото десетилетие изследователите дори създадоха минимодели на човешкия мозък в лабораторни условия. Така например те успяха да създадат ембрионални модели на мозъка, модел на гръбначния мозък и модели със собствени очи, които са специално отгледани от мозъчна тъкан.

Подобно на изкуствените сърца, малките копия на мозъка дори са изпратени в космоса, за да се изследва ускореното стареене и развитието на болести като Алцхаймер. Тези изследвания помагат на учените по-добре да разберат как мозъкът реагира на външните условия и кои процеси водят до заболявания.