Dzięki częściom zamiennym ludzie będą żyć ponad sto lat

Stawy biodrowe? Zrobione. Wiązadła kolanowe? Zrobione. Zastawka serca? Zrobione. Taką listę wystarczy sprawdzić raz w życiu. Postępy naukowe w dziedzinie "części zamiennych" są już tak zaawansowane, że naukowcy zapowiadają, iż niebawem bez problemu dożyjemy setki.

We wtorek ruszył pięcioletni program z dziedziny inżynierii biomedycznej, którego celem jest rozwiązanie problemów starzejącej się populacji Wielkiej Brytanii. Dzięki wartemu 50 mln funtów programowi już wkrótce przeciętny Brytyjczyk będzie mógł aktywnie wkroczyć w drugie sto lat życia.
Badania, które koordynować będzie Instytut Inżynierii Medycznej i Biologicznej (IMBE) przy Uniwersytecie w Leeds, mają pomóc w rozwiązaniu dziesięciu najważniejszych problemów związanych ze starzeniem się i umożliwić ludziom aktywne 50 lat po pięćdziesiątce.

Wśród wyzwań, z jakimi zmierzą się naukowcy, znalazły się: regeneracja zastawek serca, stworzenie plastrów leczących uszkodzone żyły, opracowanie nowych wiązadeł i chrząstek, dostępnej od ręki nowej skóry i sztucznych stawów, które się nie zużywają. Naukowcy liczą, że większość rozwiązań będzie gotowa przed 2015 rokiem.

John Fisher, profesor inżynierii mechanicznej i kierownik badań, powiedział, że choć lepsza opieka medyczna, dieta i zdrowy styl życia wydłużają nasze życie, ludzkie ciało nadal z wiekiem się degeneruje, znacznie obniżając jakość życia i ograniczając możliwości uczestnictwa w aktywności społecznej.

Naukowiec zapowiedział, że badania skoncentrują się na obszarach, które z wiekiem ulegają najbardziej dotkliwej degeneracji - stawach, kręgosłupie, zębach, sercu i krążeniu - oraz na opracowaniu nowych metod inżynierii tkankowej, a także trwalszych sztucznych stawów i elementów kręgosłupa.

Przewiduje się, że dzięki badaniom, które finansować będą rady naukowe, organizacje charytatywne i przemysł, ponad połowa dzieci, które dziś przychodzą na świat w Wielkiej Brytanii i innych bogatych krajach, dożyje setki.

Wśród projektów, nad którymi obecnie pracują badacze z IMBE, jest stworzenie "regenerujących się" zastawek serca. Naukowcy oczyszczają zastawkę od ludzkiego dawcy z wszystkich żywych komórek, by stworzyć coś w rodzaju rusztowania, którego nie odrzuci organizm biorcy. Po wszczepieniu pacjentowi taka zastawka regeneruje się i tworzy żywą tkankę.

Eileen Ingham, profesor immunologii z Leeds, uważa, że technologia "akomórkowa" - usuwanie wszelkiego materiału komórkowego za pomocą detergentów i preparatów na bazie enzymów - może być wykorzystana do tworzenia podobnych rusztowań. Ich stosowanie ma być mniej skomplikowane niż w przypadku żywej tkanki.

Technologia, nad którą pracuje firma Tissue Regenix, ma umożliwić naśladowanie biomechanicznego i biologicznego środowiska ludzkiego organizmu i hodowanie tkanek miękkich, takich jak wiązadła i naczynia krwionośne.

- Te biologiczne rusztowania jako część terapii mają wspierać i pobudzać regenerację. Każdy z nowych implantów powinien wystarczyć pacjentowi do końca życia - zapowiedziała profesor Ingham.
- Żadna z obecnie dostępnych opcji nie jest idealna, bo po wszczepieniu mechanicznej zastawki serca pacjent do końca życia musi zażywać leki przeciwzakrzepowe, a zastawka z materiału biologicznego ma trwałość 10-15 lat, po czym organizm ją odrzuca. Nowa technika wykorzystuje matrycę endoplaz-matyczną, która po zmianie staje się częścią pacjenta.

Pierwsze wstępne badanie przeprowadzone na grupie 40 pacjentów z Brazylii, którym wszczepiono zastawki serca wyprodukowane w nowej technologii, wykazało, że po czterech latach od przeszczepu nie doszło do żadnych komplikacji.

Zespół IMBE wspierają naukowcy z Niemiec i USA, co zdaniem Brytyjczyków może znacznie przyspieszyć prace. Inny z projektów dotyczy opracowania sztucznych stawów kolanowych i biodrowych z ceramiki, stopów metali i polietylenu, które nie będą się zużywać. Naukowcy zbadają cząsteczki powstające z czasem podczas używania sztucznych stawów - np. jony metalu - i spróbują znaleźć sposób na zminimalizowanie tego problemu.

Zdaniem profesor Christiny Doyle, prezes Xeno Medical, specjalistki ds. technologii medycznych i partnera w projekcie, naukowcom zależy, by ich odkrycia jak najszybciej znalazły przełożenie na praktykę kliniczną.

W ciągu najbliższych pięciu lat planują opracowanie dziesięciu nowych produktów i skrócenie o połowę czasu potrzebnego na wprowadzenie ich na rynek. - Te zaawansowane terapie będą dostępne, pod warunkiem że genialne pomysły obrócimy w realne produkty - powiedziała profesor Doyle.

Lista organów, które można już wymieniać, z każdym miesiącem się wydłuża. Chirurdzy przeprowadzili pierwsze operacje z użyciem pionierskiego "bionicznego oka", które w przyszłości być może pozwoli na przywracanie wzroku niewidomym. Lekarze ze szpitala okulistycznego Moorfields w Londynie skutecznie wszczepili to urządzenie za siatkówkę niewidomych pacjentów.

Sztuczne oko, pierwsze tego rodzaju, współpracuje z kamerą wideo i nadajnikiem zamontowanym na okularach. Sygnały są przekazywane do sztucznej siatkówki, która przesyła obrazy po nerwie wzrokowym do mózgu, pozwalając pacjentowi odróżniać obiekty ruchome od nieruchomych i jasne od ciemnych.

Mark Humayun, profesor okulistyki i bioinżynierii w ośrodku Doheny Eye Institute w kalifornijskim Los Angeles, gdzie powstała ta technologia, powiedział, że mózg potrafi sam uzupełnić brakujące informacje. - Ta dziedzina biotechnologii bardzo szybko się rozwija. Wszyscy mamy nadzieję, że za cztery do pięciu lat stworzone zostaną znacznie bardziej zaawansowane rozwiązania - dodał Humayun.

Linda Moorfoot jest jednym z nielicznych amerykańskich pacjentów, którym wszczepiono obecną wersję urządzenia. Ponad dziesięć lat temu całkowicie utraciła wzrok na skutek dziedzicznej retinopatii barwnikowej. Dzięki kamerze zamontowanej na okularach przeciwsłonecznych może odbierać uproszczony obraz świata złożony z jasnych i ciemnych plam. - Kiedy idę na mecz hokejowy albo piłkarski moich wnuków, jestem w stanie śledzić przebieg gry. Potrafię rzucać do kosza z moim wnukiem i widzę moją wnuczkę, jak tańczy na scenie. Coś fantastycznego!

Trwają badania nad mechanizmami, które powodują, że jaszczurkom odrastają ogony, a narządy niektórych myszy, królików i saren same się naprawiają. - Wiemy, że u człowieka istnieją geny, które potrafią tego dokonać, ponieważ tak się dzieje w ludzkich zarodkach - powiedział Edwards. - Jeśli przed upływem trzeciego miesiąca ciąży urwie się palec, to odrośnie. Geny są, musimy się tylko dowiedzieć, jak je ponownie uruchomić.

Naukowcy stworzyli sztuczne nerwy, które być może pozwolą kiedyś osobom z amputowanymi kończynami odbierać przez protezy bodźce termiczne i dotykowe. Plastikowe włókna zrobione są z przewodzącego sygnały elektryczne materiału o nazwie pedot. Łączy się je z prawdziwymi nerwami pacjenta i rozciąga w całej kończynie. Badacze wierzą, że osoby z amputowanymi ramionami będą kiedyś mogły grać na fortepianie albo poczuć dotyk czyjejś dłoni na protezie.

- Ktoś, kto stracił obie ręce, znowu weźmie dziecko za rękę i poczuje jej ciepło - powiedział Paul Cederna, profesor chirurgii plastycznej na Uniwersytecie Michigan. - Tak wiele codziennych czynności jest opartych na lekkim dotyku i nacisku, od trzymania papierowego kubka z gorącą kawą po przyciskanie telefonu do ucha.

Wykorzystanie pedotu otwiera możliwość dwukierunkowej komunikacji między sztucznymi kończynami a mózgiem, ponieważ, według Cederny, włókno to reaguje dwa razy szybciej od normalnych komórek nerwowych i transmituje sygnały elektryczne układu nerwowego 10 razy wydajniej niż obecnie używane materiały z metalu. Plastikowe włókna trzeba jeszcze wyposażyć w setki tysięcy nanosensorów rejestrujących dotyk, zimno, ciepło i inne bodźce zmysłowe.

Robert Edwards, pionier zapłodnienia metodą in vitro, przewiduje, że najdalej za kilkadziesiąt lat technologie oparte na komórkach zarodkowych umożliwią hodowlę zamienników prawie wszystkich ludzkich organów.

82-letni Edwards powiedział, że raczkująca na razie medycyna regeneracyjna pozwoli na wykorzystywanie własnych komórek pacjentów do budowy serca, wątroby czy nerek razem z naczyniami krwionośnymi i zastępowanie nimi chorych narządów. Przeszczepy stałyby się wtedy niepotrzebne. Niewykluczone, że możliwa będzie również regeneracja tkanki mózgowej i części kończyn.