Dele:
Topp 10 fascinerende ting vokst i en lab
Det er ingen tvil om at vitenskapen har gjort utrolige gjennombrudd i løpet av de siste 100 årene. Dette gjelder spesielt i medisin og bioteknikk. Fra livreddende vaksiner til revolusjonerende operasjoner har vitenskapen vesentlig forbedret vår livskvalitet.
Fremskritt krever at forskere innoverer nye løsninger på eldre problemer. Bak alle medisinske funn er det et laboratorium fullt av fascinerende ideer. Noen ganger øker disse forsøkene etiske spørsmål. Men for det meste er de interessante tilnærminger til vanskelige problemer.
Og hvilken løsning er mer kreativ enn å vokse noe i et laboratorium fra grunnen av? Her er 10 fascinerende lab-voksede ting vi kanskje ikke har forventet.
10 grisben
I 2016 implanterte forskere i USA en vellykket laboratoriebehandlet bein til 14 voksne Yucatan mini griser. Ingen av grisene avviste de nye organene etter operasjonen. Ganske motsatt. Blodkarene inne i de lab-vokste beinene integrerte seg sømløst inn i grisens allerede eksisterende sirkulasjonssystemer.
Hvordan var alt dette mulig?
For å få prosessen igangsatt, forsket forskerne grisens kjevebones og kartlagt sine strukturer. De opprettet deretter matchende cellefrie stillaser ut av kuben. Disse strukturene ble injisert med grisens stamceller og gjennomvåt i en næringsrik løsning. Resultatet var fullt funksjonelt, levende bein.
9 Rat Limb
Forskere ved Massachusetts General Hospital gjorde nyheter i 2015 da de vokste en hel rotteforben i laboratoriet. Det var det første vellykkede prosjektet av sitt slag i verden.
Arbeidet ble ledet av Dr. Harold Ott, som også leder Ott laboratoriet for organteknikk og regenerering. Deres eksperiment resulterte også i å arbeide med muskelvev etter bare 16 dager.
Slik gjorde de det:
Dr. Ott og hans team tok en levende rotte lem og fjernet alle sine celler. Denne prosessen kalles decellularisering. Når alle levende celler ble fjernet, ble forskerne igjen med et proteinramme for lemmer.
De injiserte deretter denne strukturen med levende celler som dannet muskelvev og blodceller i løpet av noen uker. For å teste funksjonaliteten til det lab-vokste lemmet, lagde teamet små elektriske ladninger til muskelvevet.
Resultatet? Musklene i lemmen kontrahert nøyaktig som naturlig dyrkede organer ville.
8 Hamburgere
Kallenavnet "schmeat", den første lab-voksen burger i verden debuterte i London i 2013. Den ble opprettet i Nederland av Dr. Mark Post, professor i vaskulær fysiologi. Målet hans var å produsere kjøtt som ikke forårsaket "unødig dyre lidelse og miljøskader" som tradisjonelle kjøttkilder gjør. Prosjektet tok ham fem år og $ 325 000 å fullføre.
Etter suksess fortsatte Post Mosa Meats. Andre selskaper hoppet også på sjansen til å produsere egenprodukt av sitt eget voks. Memphis Meats, en oppstart i San Francisco, skapte lab-dyrket kjøttboller i 2016. De vokste også kyllingestrimler - en verdensleder.
Imidlertid er disse ikke estimert å være tilgjengelige for offentligheten til 2021. Et annet California-selskap, Hampton Creek, presenterte planer om å få lab-dyrket kjøtt på butikkhyllene innen 2018.
7 Human-Pig Embryo
I Spania og La Jolla, California, vokste en gruppe forskere ved Salk-instituttet med vellykkede menneskelige celler i et grisembryo. Målet med forskningen er å til slutt vokse hele menneskelige organer, som vil bli brukt til transplantasjoner, inne i andre dyr. Forskere ved Salk har allerede vokst flere rotteorganer inne i musembryoer. Men denne forskningen har reist noen etiske spørsmål.
I 2015 stoppet USA finansiering av undersøkelser av kimærforskning med skattebetalers dollar. I genetikken er en kimær et naturlig forekommende fenomen der en enkelt organisme har to eller flere forskjellige sett med DNA.
Men en interspecies kimær inneholder DNA fra to eller flere arter. Dette har reist bekymringer over om svinene eller andre dyr implantert med humane celler vil utvikle menneskelige hjernefunksjoner.
Juan Carlos Izpisua Belmonte og hans team har uttalt at de har som mål å "teste måter å fokusere på menneskelige celler på å lage spesifikke vev og unngå å bidra til hjernen, sperma eller egg."
6 Mus Sperm
I 2016 produserte forskere ved Institutt for zoologi ved Det kinesiske vitenskapsakademiet levedyktig musespar fra stamceller. For å gjøre dette, hentet de stamceller fra mus og introduserte dem til testikulære celler fra nyfødte mus.
Qi Zhou og Xiao-Yang Zhao, som ledet forsøket, eksponerte også stamceller til flere kjemikalier involvert i spermutvikling. Dette inkluderer testosteron, et hormon som induserer follikelvekst og et vekstfremkallende hormon fra hypofysen.
Om lag to uker hadde forskerne utviklet fullt funksjonelle spermaceller. De implanterte sperma i levedyktige egg og overførte zygotene til kvinnelige mus.
Ni musepupper ble født ut av dette eksperimentet, hvorav noen senere reproduserte seg selv. Selv om det fortsatt ikke er så effektivt som kunstig inseminering ved hjelp av naturlig sæd (3 prosent suksessrate sammenlignet med 9 prosent), inneholder denne undersøkelsen løfte om fremtidige fruktbarhetsbehandlinger.
5 blodstamceller
To separate grupper av forskere utviklet nye tilnærminger til å skape blodstamceller. Ett lag, basert på Boston Children's Hospital, ble ledet av George Daley. Denne gruppen startet med humane hudceller og "omprogrammeres" dem til å bli iPS (inducerte pluripotente stamceller) celler. En iPS-celle er en kunstig, universell stamcelle.
Daleys lag injiserte deretter iPS-cellene med transkripsjonsfaktorer, som er gener designet for å kontrollere andre gener. Etterpå ble de modifiserte iPS-cellene implantert i mus for å utvikle seg. (Hvis du holder styr på, det gjør disse musene interspecies kimærer.)
Etter 12 uker hadde disse forskerne opprettet noe som bare var en forløper for blodstamceller. Men andre laget gikk enda bedre.
I Weill Cornell Medical College, hoppet Shahin Rafii og hans team over iPS-opprettelsen. I stedet tok de celler fra blodkar i voksne mus og injiserte dem med fire transkripsjonsfaktorer. Så flyttet de cellene til petriskål som var utstyrt med å gjenskape miljøet i et menneskelig blodkar.
Disse cellene transformeres til blodstamceller. Stamceller fra dette forsøket var så kraftige at de helt helbredet en gruppe mus som lider av lavt blodcelletall på grunn av strålingsbehandlinger.
4 epleører
I 2016 vokste den canadiske biofysikanten Andrew Pelling og hans team ved University of Ottawa med vellykket menneskelig vev ved hjelp av epler. Ved hjelp av en decellulariseringsteknikk for å fjerne eksisterende celler fra eplet, ble de igjen med eplens cellulose "stillas." Forresten, er cellulose det som gir epler sin tilfredsstillende knase.
Pelling og hans team kuttet ut et øreformet stykke cellefritt eple og injiserte det med humane celler. Cellene befolket strukturen og skapte en auricle (den ytre delen av øret).
Motivasjonen for forsøket var å skape billigere implantater. Ifølge Pelling er hans laboratorievoksne materiale også mindre problematisk enn konvensjonelle biologiske materialer som brukes til implantater, som ofte kommer fra dyr eller døde kropper.
Denne teknikken er ikke begrenset til epler. Han ser også på å replikere hans funn i blomsteblader, asparges og andre grønnsaker.
3 kanin penis
I 2008 chaperoned Dr. Anthony Atala fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine en gruppe parringskaniner. Men dette var ikke en gruppe kaniner. Hannene hadde alle fått laboratoriepenninger, en ide han hadde jobbet med siden 1992.
Av de 12 kaninene som ble gitt bioenginerte peniser, forsøkte alle å parre. Åtte av kaninene ble vellykket, og fire kaniner hadde avkom.
I 2014 hadde Atala og hans team skapt seks menneskelige peniser med håp om å skaffe FDA-godkjenning for menneskelig transplantasjon. Vitenskapsmennene legger laboratorievoksne organer gjennom streng testing, ved hjelp av en maskin for å trekke og klemme dem for å sikre at de holder seg til hverdagslige slitasje.
Teamet oppretter også maskiner for å pumpe væske gjennom organene for å sikre at de kan håndtere ereksjoner. Fra 2017 hadde USAs mat- og stoffadministrasjon ikke godkjent de lab-dyrkede organene for menneskelig transplantasjon i befolkningen generelt.
2 Vaginas
Dr. Anthony Atala og hans team vokste også menneskelige vaginaer i laboratoriet deres. Disse organene ble deretter implantert til fire tenåringer i Mexico som hadde en lidelse som hadde ført til at de ble født uten vagina.
For å bygge organene tok Atalas lag et lite vevsprøve fra hver jente. Da skapte de et tilpasset bionedbrytbart stillas og injiserte det med celler som ble dyrket fra de originale vevsprøvene.
Den første av disse operasjonene ble avsluttet i 2005. Oppfølging med kvinnene viste ingen langsiktige komplikasjoner fra operasjonene. Alle fire kvinnene rapporterte normal seksuell funksjon. Imidlertid har bare to av kvinnene livmoder. Det er uklart om de resterende to vil kunne bære barn.
1 hjerneboller
Sergiu Pasca ved Stanford University har holdt en mini-hjerne i live i to hele år. Forskere refererer til det som en cerebral organoid. Bare ca 4 millimeter (0,16 in) i diameter ble denne lille klumpen av menneskelig hjernevev vokst i laboratoriet fra stamceller. Med de rette hormonene kan forskerne koaksere vevet for å vokse til strukturer som nesten etterligner deler av hjernen.
Den største forskjellen mellom den virkelige avtalen og disse mini-kolleger?
De laboratorievekne hjernene har ikke blodkar eller hvite blodlegemer, og de følger ikke typiske nerveutviklingsmønstre. I stedet stopper de med å modne tilsvarende som første trimester av menneskelig utvikling. I det minste er det tilfelle med cerebral organoid nevroner.
Det er nonneurale celler i hjernen som kalles astrocytter som klarer å nå full modenhet i de laboratorieformede organoider. Astrocytter er hjelperceller som skaper og reduserer tilkoblinger mellom nevroner etter behov. De gjør også forbindelser med blodårer som fører inn i og ut av hjernen og spiller en viktig rolle i å føle skade.
Videre undersøkelse av disse hjernekulene kan bidra til å låse opp mekanismene bak Lou Gehrigs sykdom og flere nevrodevelopmental lidelser.