Laju perkembangan umat manusia pasca-industri, yaitu ilmu pengetahuan dan teknologi, begitu besar sehingga tidak dapat dibayangkan 100 tahun yang lalu. Apa yang dulunya hanya bisa dibaca di fiksi ilmiah populer kini muncul di dunia nyata.
Tingkat perkembangan kedokteran di abad ke-21 lebih tinggi dari sebelumnya. Penyakit yang di masa lalu dianggap mematikan berhasil diobati hari ini. Namun, masalah onkologi, AIDS dan banyak penyakit lainnya belum terpecahkan. Untungnya, dalam waktu dekat akan ada solusi untuk masalah tersebut, salah satunya adalah budidaya organ tubuh manusia.
Dasar-dasar bioteknologi
Ilmu pengetahuan, menggunakan dasar informasi biologi dan menggunakan metode analitis dan sintetis untuk memecahkan masalahnya, berasal belum lama ini. Tidak seperti rekayasa konvensional yang menggunakan ilmu-ilmu teknik, terutama matematika dan fisika, dalam kegiatannya, rekayasa hayati melangkah lebih jauh dan menggunakan metode inovatif berupa biologi molekuler.
Salah satu tugas utama bidang ilmiah dan teknis yang baru dicetak adalah budidaya organ buatan di laboratorium untuk tujuan transplantasi lebih lanjut ke dalam tubuh pasien yang organnya gagal karena kerusakan atau penurunan kualitas. Berdasarkan struktur seluler tiga dimensi, para ilmuwan telah mampu memajukan studi tentang pengaruh berbagai penyakit dan virus terhadap aktivitas organ manusia.
Sayangnya, sejauh ini ini bukan organ yang lengkap, tetapi hanya organel - dasar, kumpulan sel dan jaringan yang belum selesai yang hanya dapat digunakan sebagai sampel eksperimental. Performa dan daya hidup mereka diuji pada hewan percobaan, terutama pada hewan pengerat yang berbeda.
Referensi sejarah. Transplantologi
Pertumbuhan bioteknologi sebagai ilmu didahului oleh periode panjang perkembangan biologi dan ilmu-ilmu lainnya, yang tujuannya untuk mempelajari tubuh manusia. Pada awal abad ke-20, transplantasi menerima dorongan untuk perkembangannya, yang tugasnya adalah mempelajari kemungkinan transplantasi organ donor ke orang lain. Penciptaan teknik yang mampu melestarikan organ donor untuk beberapa waktu, serta ketersediaan pengalaman dan rencana rinci untuk transplantasi, memungkinkan ahli bedah dari seluruh dunia untuk berhasil transplantasi organ seperti jantung, paru-paru, ginjal di akhir tahun 60-an.
Saat ini, prinsip transplantasi paling efektif jika pasien berada dalam bahaya maut. Masalah utama adalah kekurangan akut organ donor. Pasien mungkinuntuk menunggu giliran mereka selama bertahun-tahun, tanpa menunggunya. Selain itu, ada risiko tinggi bahwa organ donor yang ditransplantasikan tidak dapat berakar di tubuh penerima, karena akan dianggap sebagai benda asing oleh sistem kekebalan pasien. Bertentangan dengan fenomena ini, imunosupresan ditemukan, yang, bagaimanapun, melumpuhkan daripada menyembuhkan - kekebalan manusia melemah secara dahsyat.
Kelebihan kreasi buatan dibandingkan transplantasi
Salah satu perbedaan kompetitif utama antara metode menumbuhkan organ dan transplantasinya dari donor adalah bahwa di laboratorium, organ dapat diproduksi berdasarkan jaringan dan sel penerima masa depan. Pada dasarnya yang digunakan adalah sel punca yang memiliki kemampuan berdiferensiasi menjadi sel-sel jaringan tertentu. Ilmuwan mampu mengendalikan proses ini dari luar, yang secara signifikan mengurangi risiko penolakan organ di masa depan oleh sistem kekebalan manusia.
Selain itu, metode budidaya organ buatan dapat menghasilkan jumlah yang tidak terbatas, sehingga memenuhi kebutuhan vital jutaan orang. Prinsip produksi massal akan secara signifikan menurunkan harga organ, menyelamatkan jutaan nyawa dan secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup manusia dan mendorong mundur tanggal kematian biologis.
Prestasi dalam bioteknologi
Hari ini, para ilmuwan dapat menumbuhkan dasar-dasar organ masa depan - organel tempat berbagai penyakit, virus, dan infeksi diuji untuk melacak prosesnyainfeksi dan mengembangkan tindakan pencegahan. Keberhasilan fungsi organel diperiksa dengan mentransplantasikannya ke tubuh hewan: kelinci, tikus.
Perlu dicatat juga bahwa bioteknologi telah mencapai beberapa keberhasilan dalam menciptakan jaringan yang lengkap dan bahkan dalam menumbuhkan organ dari sel punca, yang sayangnya, belum dapat ditransplantasikan ke seseorang karena ketidakmampuannya beroperasi. Namun, saat ini, para ilmuwan telah mempelajari cara membuat tulang rawan, pembuluh darah, dan elemen penghubung lainnya secara artifisial.
Kulit dan tulang
Belum lama ini, para ilmuwan di Universitas Columbia berhasil membuat fragmen tulang yang strukturnya mirip dengan sendi rahang bawah yang menghubungkannya dengan dasar tengkorak. Fragmen diperoleh melalui penggunaan sel punca, seperti dalam budidaya organ. Beberapa saat kemudian, perusahaan Israel Bonus BioGroup berhasil menemukan metode baru untuk membuat ulang tulang manusia, yang berhasil diuji pada hewan pengerat - tulang buatan ditransplantasikan ke salah satu cakarnya. Dalam hal ini, sekali lagi, sel punca digunakan, hanya sel induk yang diperoleh dari jaringan adiposa pasien dan kemudian ditempatkan pada kerangka tulang seperti gel.
Sejak tahun 2000-an, dokter telah menggunakan hidrogel khusus dan metode regenerasi alami kulit yang rusak untuk mengobati luka bakar. Teknik eksperimental modern memungkinkan penyembuhan luka bakar parah dalam beberapa hari. Yang disebut semprotan Skin Guncampuran khusus dengan sel induk pasien pada permukaan yang rusak. Ada juga kemajuan besar dalam menciptakan fungsi kulit yang stabil dengan pembuluh darah dan getah bening.
Menumbuhkan organ dari sel
Baru-baru ini, para ilmuwan dari Michigan berhasil menumbuhkan bagian jaringan otot di laboratorium, yang, bagaimanapun, setengah lemah seperti aslinya. Demikian pula, para ilmuwan di Ohio menciptakan jaringan perut tiga dimensi yang mampu menghasilkan semua enzim yang dibutuhkan untuk pencernaan.
Ilmuwan Jepang telah melakukan hal yang hampir mustahil - menumbuhkan mata manusia yang berfungsi penuh. Masalah dengan transplantasi adalah bahwa saraf optik mata belum dapat dilekatkan ke otak. Di Texas, paru-paru secara artifisial dapat tumbuh di dalam bioreaktor, tetapi tanpa pembuluh darah, yang meragukan kinerjanya.
Prospek pengembangan
Tidak akan lama sebelum momen dalam sejarah ketika seseorang dapat mentransplantasikan sebagian besar organ dan jaringan yang dibuat dalam kondisi buatan. Sudah, para ilmuwan dari seluruh dunia telah mengembangkan proyek, sampel eksperimental, beberapa di antaranya tidak kalah dengan aslinya. Kulit, gigi, tulang, semua organ dalam setelah beberapa waktu dapat dibuat di laboratorium dan dijual kepada orang yang membutuhkan.
Teknologi baru juga mempercepat pengembangan bioteknologi. Pencetakan 3D, yang telah tersebar luas di banyak bidang kehidupan manusia, akan berguna dalamsebagai bagian dari pertumbuhan organ baru. Bioprinter 3D telah digunakan secara eksperimental sejak tahun 2006, dan di masa depan mereka akan dapat membuat model organ biologis 3D yang dapat diterapkan dengan mentransfer kultur sel ke basis biokompatibel.
Kesimpulan umum
Bioengineering sebagai ilmu, yang tujuannya adalah budidaya jaringan dan organ untuk transplantasi lebih lanjut, lahir belum lama ini. Kecepatan lompatannya dalam membuat kemajuan ditandai dengan pencapaian signifikan yang akan menyelamatkan jutaan nyawa di masa depan.
Tulang dan organ internal yang ditanam dengan sel induk akan menghilangkan kebutuhan akan organ donor, yang sudah kekurangan pasokan. Sudah banyak perkembangan ilmuan yang hasilnya belum terlalu produktif, tapi potensinya besar.
