С достижениями в исследованиях стволовых клеток и нанотехнологий, помогающих нам бороться с болезнями от сердечных заболеваний до супербуков, заключается в слиянии биологии и технологий, ускоряющих нас к научно-фантастическому будущему - части человеческой, частичной синтетической?
В оригинальном блокбастере Blade Runner Ридли Скотта человечество использовало биоинженерию, чтобы создать гонку репликантов, которые выглядят, действуют и звучат человеческими, но сделаны целиком из синтетического материала.
Мы можем быть далеки от понимания этого научного будущего, но синтетика начинает оказывать глубокое влияние на медицину.
В своих современных лабораториях в Гонконге ученые из канадской компании Novoheart используют стволовые клетки для создания био-искусственных сердец, которые компания называет «сердцами в банке».
От всего 2,5 мл крови, профессор Рональд Ли и его команда способны создать стволовые клетки, которые затем могут быть превращены в миниатюрную «клоне» версию вашего сердца, которое бьется, как ваши, и реагирует на новые лекарства пути ваши будет. Процесс занимает шесть месяцев.
Профессор Ли считает, что технология может ускорить поток жизненно важных новых лекарств, потому что потенциальные побочные эффекты могут быть обнаружены до достижения дорогостоящей стадии человеческого исследования.
«Развитие лекарств - это заведомо долгий, дорогостоящий и неэффективный процесс, обычно стоимостью 2-2 млрд долларов и более 10 лет для разработки единого препарата с неприемлемо высоким уровнем отказов 90% или хуже», - говорит он.
«Значительный бизнес-риск привел к истощению трубопровода новых наркотиков при экспериментальном развитии».
Искусственные клонированные органы, полученные из стволовых клеток, построенные из собственной крови пациента, в конечном итоге могут стать будущим трансплантационной медицины, говорит профессор Ли.
«Ткани и органы, полученные из стволовых клеток, уже не просто научная фантастика».
Помимо создания «сердец в банке», биотехнологические компании также «печатают» живую ткань с использованием специализированных 3D-принтеров. Например, эту ткань можно использовать для производства кожи для трансплантатов или хряща для суставов.
Методы биотрансляции отличаются, но основополагающий принцип предполагает использование генетического материала или «биологических чернил», как обычный принтер использует обычные чернила вместе с материалом «леса», чтобы объединить генетический материал вместе, чтобы сформировать конкретные формы.
Один специалист по биопрепарату, Aspect Biosystems, недавно сформировал партнерство с Johnson & Johnson для разработки трехмерной печати ткани мениска коленного сустава - тонкого волокнистого хряща между некоторыми вашими суставами.
«В ближайшие 10-15 лет я считаю, что мы увидим первые действительно содержащие клетку биотрансделированные 3D-ткани, которые одобрены для использования в качестве имплантируемых тканевых терапевтических средств», - говорит Тамер Мохамед, исполнительный директор Aspect Biosystems.
В дополнение к хрящам и органам синтетические добавки к нашим организмам могут в один прекрасный день включать «наноботы» - крошечные программируемые биомашины, патрулирующие наши кровотоки, которые ищут раковые клетки и бактерии для уничтожения, как и наши белые клетки крови.
Аризонский государственный университет (АГУ), в сотрудничестве с исследователями из Национального центра нанонауки и технологий при Академии наук Китая недавно запрограммировали наноботы для сокращения опухолей путем отсечения их кровоснабжения.
В отличие от машинных роботов, изготовленных из механических частей, эти наноботы были разработаны с использованием «ДНК оригами», метода, в котором ДНК складывалась в формы. Каждый из них был сделан из плоского прямоугольного листа оригами ДНК, 90 нанометров на 60 нанометров - нанометра - это миллиардная часть метра, а к их поверхности прикреплялся фермент, свертывающий кровь, называемый тромбином.
В первом таком тесте на млекопитающих такого рода команда вводила раковые клетки в мышь для создания опухоли, затем вводила наноботы.
Они начали работать в течение нескольких часов, блокируя кровоснабжение опухоли и сокращая ее после двухнедельного курса лечения.
Хао Янь, директор Центра молекулярного дизайна и биомиметики Института биотехнологии ASU, говорит, что следующим шагом будет проведение человеческого испытания, которое должно быть в ближайшие 3-5 лет.
«Этот результат представляет собой только начальные этапы наномедицины, - говорит он, - и мы особенно взволнованы, потому что эта технология является стратегией, которая может быть использована для многих видов рака, поскольку все солидные опухолевые кровеносные сосуды по существу являются одна и та же."
Синтетика также выделяется в борьбе с антимикробной резистентностью - когда антибиотики становятся неэффективными против новых штаммов «супербуга».
Эти супербуки убивают около 700 000 человек в год во всем мире, говорится в обзоре Великобритании по противомикробному сопротивлению. В 2050 году 10 миллионов человек могут умереть каждый год, если существующие антибиотики продолжают терять свою эффективность, говорится в докладе.
Шаг вперед «полимеры ниндзя» - синтетические бактерии-киллеры.
Ученые из IBM Research Almaden в Калифорнии, работающие с Сингапурским институтом биоинженерии и нанотехнологий Агентства по науке, разработали синтетический полимер молекулы, предназначенный для уничтожения пяти смертоносных типов бактерий с множественной лекарственной устойчивостью.
Полимер работает, связывая себя с инфекционным материалом, пробираясь внутрь наружной мембраны, затем превращая жидкость внутри бактерий в твердый материал.
Реально это происходит так быстро, что бактерии не успевают воспроизвести и передать какое-либо сопротивление.
Команда проверила полимеры на мышах, инфицированных пятью трудновосстановимыми бактериями, устойчивыми к множественным лекарственным средствам, - результаты показали, что бактерии были уничтожены.
Один из мужчин, возглавляющий исследование, д-р Джеймс Хедрик, говорит, что команда также разрабатывает технологию для использования в терапии рака, и, надеюсь, гораздо меньше побочных эффектов.
«В каждом случае терапевтические препараты очень селективны по отношению к их цели без обнаруживаемых побочных реакций», - говорит он.
Не теряйте данный канал https://zen.yandex.ru/media/id/5ac689915f4967b64d108643
из "Поля зрения", подписывайтесь на него,ставьте лайки и получайте самые актуальные, захватывающие, интересные и полезные темы, события, факты о технологическом прогрессе как в России, так и в мире))