Oversikt over Vevsteknikk
Dette er hvor vevsteknikk er nyttig. Ved å bruke biomaterialer (materie som interagerer med kroppens biologiske systemer som celler og aktive molekyler), kan funksjonelle vev opprettes for å hjelpe til med å gjenopprette, reparere eller erstatte skadet humant vev og organer.
En kort historie
Vevsteknikk er et relativt nytt felt for medisin, med forskning som bare begynner på 1980-tallet. En amerikansk biotekniker og forsker ved navn Yuan-Cheng Fung sendte et forslag til National Science Foundation (NSF) for et forskningssenter for å være dedikert til levende vev. Fung tok konseptet av humant vev og utvidet det til å gjelde for enhver levende organisme mellom celler og organer.På grunnlag av dette forslaget merket NSF begrepet "vevsteknologi" i et forsøk på å danne et nytt felt for vitenskapelig forskning. Dette førte til dannelsen av The Tissue Engineering Society (TES), som senere ble Tissue Engineering og Regenerative Medicine International Society (TERMIS).
TERMIS fremmer både utdanning og forskning innen vevsteknologi og regenerativ medisin. Regenerativ medisin refererer til et bredere felt som fokuserer på både vevsteknikk og menneskekroppen til selvhelbredelse for å gjenopprette normal funksjon til vev, organer og humane celler.
Formål med vævsteknikk
Vevsteknikk har noen hovedfunksjoner i medisin og forskning: Hjelper med vev eller organreparasjon, inkludert beinreparasjon (kalsifisert vev), bruskvev, hjertevev, bukspyttkjertelvæv og vaskulært vev. Feltet gjennomfører også forskning på stamcelleadferd. Stamceller kan utvikle seg til mange forskjellige typer celler og kan bidra til å reparere områder av kroppen.Feltet for vevsteknikk gjør at forskere kan lage modeller for å studere ulike sykdommer, for eksempel kreft og hjertesykdom.
3D-naturen i vevsteknikk gjør det mulig å undersøke tumorarkitektur i et mer nøyaktig miljø. Vevsteknikk gir også et miljø for å teste potensielle nye stoffer på disse sykdommene.
Hvordan det fungerer
Prosessen med vevsteknikk er komplisert. Det innebærer å danne et 3D-funksjonelt vev for å reparere, erstatte og regenerere et vev eller et organ i kroppen. For å gjøre dette, er celler og biomolekyler kombinert med stillas.Stillasene er kunstige eller naturlige strukturer som etterligner virkelige organer (som nyre eller lever). Vevet vokser på disse stillasene for å etterligne den biologiske prosessen eller strukturen som må byttes ut. Når disse er konstruert sammen, er nytt vev konstruert for å kopiere det gamle vevets tilstand når det ikke var skadet eller syk.
Stillaser, celler og biomolekyler
Stillasene, som normalt er opprettet av celler i kroppen, kan bygges fra kilder som proteiner i kroppen, menneskeskapte plastmaterialer eller fra en eksisterende stillas, som en fra et donororgan. I tilfelle av et donororgan ville stillaset bli kombinert med celler fra pasienten for å lage tilpassbare organer eller vev som faktisk vil bli avvist av pasientens immunsystem.Uansett hvordan det dannes, er det denne stillasstrukturen som sender meldinger til cellene som hjelper til med å støtte og optimalisere cellefunksjoner i kroppen.
Å plukke de riktige cellene er en viktig del av vevsteknikk. Det er to hovedtyper av stamceller.
To hovedtyper av stamceller
- Embryonale stamceller: stammer fra embryoer, vanligvis i egg som er befruktet in vitro (utenfor kroppen).
- Voksne stamceller: funnet i kroppen mellom vanlige celler - de kan formere seg ved celledeling for å fylle døende celler og vev.
Samlet inneholder biomolekyler fire hovedklasser (selv om det også er sekundære klasser): karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer. Disse biomolekylene bidrar til å gjøre opp cellestrukturen og -funksjonen. Karbohydrater hjelper organer som hjernen og hjertefunksjonen, så vel som systemer som løper som fordøyelsessystemet og immunsystemet.
Proteiner gir antistoffer mot bakterier, samt strukturell støtte og kroppsbevegelse. Nukleinsyrer inneholder DNA og RNA, og gir genetisk informasjon til celler.
Medisinsk bruk
Vevsteknikk er ikke mye brukt til pasientbehandling eller behandling. Det har vært noen tilfeller som har brukt vevsteknikk i hudtransplantater, brusk reparasjon, små arterier og blære hos pasienter. Imidlertid har vev-konstruerte større organer som hjerte, lunger og lever ikke blitt brukt hos pasienter (selv om de er opprettet i laboratorier).Bortsett fra risikofaktoren ved bruk av vevsteknikk hos pasienter, er prosedyrene ekstremt kostbare. Selv om vevsteknikk er nyttig når det gjelder medisinsk forskning, spesielt når du tester nye legemiddelformuleringer.
Ved hjelp av levende, fungerer vev i et miljø utenfor kroppen bidrar forskerne til å gi gevinster i personlig medisin.
Personlig medisin bidrar til å avgjøre om noen stoffer virker bedre for visse pasienter basert på deres genetiske sminke, samt reduserer kostnadene ved utvikling og testing på dyr.
Eksempler på Vevsteknikk
Et nylig eksempel på vevsteknikk utført av Nasjonalt Institutt for biomedical Imaging og Bioengineering inkluderer konstruksjon av et humant levervev som deretter implanteres i en mus.Siden musen bruker sin egen lever, metaboliserer det menneskelige levervevet stoffene, og etterligner hvordan mennesker vil reagere på visse medisiner inne i musen. Dette hjelper forskere til å se hvilke mulige stoffinteraksjoner det kan være med en bestemt medisinering.I et forsøk på å få konstruert vev med et innebygd nettverk, tester forskerne en skriver som ville lage et vaskulært nettverk fra en sukkerløsning. Løsningen vil danne og herdes i det konstruerte vevet til blod blir tilsatt til prosessen, som går gjennom de menneskeskapte kanalene.
Endelig er regenerering av pasientens nyrer ved bruk av pasientens egne celler et annet prosjekt fra instituttet. Forskere brukte celler fra donororganer til å kombinere med biomolekyler og kollagenstillas (fra donororganet) for å dyrke ny nyrevev.
Dette organvev ble deretter testet for å virke (som absorberende næringsstoffer og produsere urin) både utenfor og deretter inne i rotter. Fremgang på dette området av vevsteknikk (som også kan fungere på samme måte for organer som hjerte, lever og lunger) kan hjelpe til med donormangel og redusere alle sykdommer forbundet med immunosuppresjon hos organtransplantasjonspatienter.
Hvordan det relaterer seg til kreft
Metastatisk tumorvekst er en av årsakene til at kreft er en ledende dødsårsak. Før vevsteknikk ble tumormiljøer kun opprettet utenfor kroppen i 2D-form. Nå tillater 3D-miljøer, samt utvikling og utnyttelse av visse biomaterialer (som kollagen) at forskere ser på en svulers miljø ned til mikromiljøet for visse celler for å se hva som skjer med sykdommen når visse kjemiske sammensetninger i celler endres.På denne måten bidrar vevsteknikk til at forskere forstår både kreftprogresjon og hva virkningen av visse terapeutiske tilnærminger kan være på pasienter med samme type kreft.
Mens fremdrift har blitt gjort for å studere kreft gjennom vevsteknikk, kan svulstvekst ofte føre til at nye blodårer dannes. Dette betyr at selv med de fremskritt som vevsteknikk har gjort med kreftforskning, kan det være begrensninger som kun kan elimineres ved å implantere det konstruerte vevet til en levende organisme.
Med kreft kan imidlertid vevsteknikk bidra til å fastslå hvordan disse svulstene dannes, hvilke normale celleinteraksjoner som skal se ut, samt hvordan kreftceller vokser og metastaserer. Dette hjelper forskere til å teste medisiner som bare påvirker kreftceller, i motsetning til hele orgel eller kropp.
Nye måter Biomaterialer endrer helsevesenet
