Mysz z ludzkim uchem

W 2023 roku ze stacji kosmicznej Cape Canaveral wystartowała rakieta. Nie jest to niezwykły widok w świecie, w którym wiele prywatnych firm przenosi się w kosmos, ale ta konkretna rakieta została w 85% wydrukowana w 3D.

Druk 3D to stosunkowo nowa technologia, ale jest już wykorzystywana w różnych zastosowaniach. Podstawowa idea polega na tym, że bierzesz cyfrowy projekt i drukujesz go warstwa po warstwie, uzyskując precyzyjnie określony kształt.

Podczas gdy pełna rakieta może być przesadą, drukowanie 3D świetnie nadaje się do misji kosmicznych. Jeśli myślałeś, że limity bagażu na lotnisku są uciążliwe, problem jest jeszcze poważniejszy w przypadku lotów kosmicznych. Poza tym części drukowane w 3D mogą być przydatne w domu, a także w instalacjach przemysłowych. I chociaż większość druku 3D jest wykonywana przy użyciu tworzyw sztucznych, ludzie próbują również używać innych materiałów — na przykład materiałów, z których składa się twoje ciało.

Podczas gdy drukowanie 3D jest nowe, naprawianie ludzi to pomysł, który krąży od jakiegoś czasu.

W 1997 roku świat był zdumiony dziwnym obrazem naukowym . Biała mysz siedzi pomarszczona na dużej dłoni w białej rękawiczce, a jej czerwone oczy wpatrują się w pustkę. Z jego grzbietu wyrasta niepowtarzalny kształt ludzkiego ucha.

To nie było wrażenie ani symulacja artysty, ale wyniki rzeczywistego eksperymentu naukowego .

W XX wieku nasz świat był świadkiem szybkiego postępu technologicznego w inżynierii tkanek zwierzęcych . W tym czasie naukowcy próbowali hodować części ludzkiego ciała na zewnątrz i zastępować je jak zepsute części maszyn. Jeśli jaszczurkom mogą odrosnąć ogony, a krokodylom zęby, to dlaczego ludzie nie mogliby zrobić tego samego z częściami swoich ciał?

Pomimo faktu, że te hipotezy naukowe były dyskutowane przez dziesięciolecia, nikt nie spodziewał się, że tak się stanie.

Kiedy więc pojawił się obraz „myszy z uchem na grzbiecie”, reakcje były mieszane. Niektórzy byli zachwyceni postępem nauki. Inni jednak byli przerażeni bezpieczeństwem i etycznymi konsekwencjami takiego eksperymentu, a mysz wkrótce wywołała gwałtowny sprzeciw protestów przeciwko inżynierii tkankowej i genetycznej w świecie zachodnim.

I to było przed mediami społecznościowymi.

W 2007 roku firma Apple wypuściła pierwszego iPhone'a, urządzenie, które mniej przypominało telefon, a bardziej komputer w kieszeni, a także umożliwiało wykonywanie połączeń telefonicznych.

Dziś iPhone'y i ich generyczne odpowiedniki, smartfony, są praktycznie nieodzowne . Odkąd dostałem swój przed pójściem do college'u, jest moim stałym towarzyszem utrzymywania kontaktu z ludźmi i bycia na bieżąco z tym, bez czego nie wyobrażam sobie życia!

Jest to przykład tego, jak technologia może zmienić ludzki krajobraz w ciągu jednego pokolenia. Nieuchronnie wstrząsa światem, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, dlatego każda nowa technologia jest witana zarówno z obawą, jak i ekscytacją.

Ale chociaż elektronika może coś zmienić, biologia to zupełnie inna gra. Aby zrozumieć, skąd wzięły się protesty, zagłębmy się krótko w historię — ponieważ, jak powiedział kiedyś Adolf Hitler, „człowiek, który nie ma poczucia historii, jest jak człowiek, który nie ma oczu ani uszu”.

W 1933 roku w Niemczech do władzy doszedł nowy przywódca. Pogrążeni w stratach wojennych i kryzysach gospodarczych ludzie postrzegali Adolfa Hitlera jako kogoś, kto przywróci ich krajowi wielkość.

Jedną z filozofii Hitlera była eugenika: idea, że ​​niektórzy ludzie (jak oczywiście społeczność Hitlera) są genetycznie lepsi od innych. Korzystając z tego pomysłu, zaczął bezlitośnie wyróżniać niektóre społeczności, takie jak Żydzi, ostatecznie zabijając lub przeprowadzając na nich eksperymenty.

Ta mroczna historia sprawia, że ​​wszystko, co ma związek z genetyką, jest drażliwym tematem. Połącz to z faktem, że manipulujemy złożonymi systemami, których nie do końca rozumiemy: złożonością Natury lub Bożym stworzeniem, w zależności od twoich upodobań. Jest to odpowiednik otwierania komputera i podłączania przewodów, gdy nie jesteś do końca pewien, co robisz.

Jednak w całej tej dyskusji łatwo przeoczyć fakt, że sama mysz nie była modyfikowana genetycznie. Został zmodyfikowany, tak, ale nie genetycznie.

W 1972 roku inżynier MIT Bob Langer i chirurdzy z Harvardu, Joseph i Charles Vacanti, rozpoczęli eksperymenty ze strategiami wytwarzania części ludzkiego ciała w laboratorium — zaczynając od ucha.

Dlaczego ucho? Chociaż chirurgia plastyczna znacznie się rozwinęła w drugiej połowie XX wieku, ludzkie ucho pozostaje częścią ciała najtrudniejszą do zrekonstruowania, głównie ze względu na chrząstkę, która musi wspierać je od wewnątrz. Chociaż można było wytworzyć chrząstkę, wytworzenie jej z tkanki ludzkiej było niezwykle trudne — co oznaczało, że wiele osób, które miały wypadki związane z uszami, musiałoby żyć z bezkształtnym uchem lub bez ucha do końca życia.

Aby lepiej zrozumieć, jak to zrobić, trzej naukowcy wszczepili myszy kształt ludzkiego ucha. To nie działało z kodem genetycznym; był to biologiczny odpowiednik mocowania nowej części do istniejącej maszyny.

Mysz użyta w tym eksperymencie była określana jako „naga mysz”, ponieważ brakowało jej włosów z powodu przypadkowej mutacji. Ta sama mutacja osłabiła również układ odpornościowy myszy – co umożliwiło przeprowadzenie tego eksperymentu.

Zaczęło się od syntetycznej chrząstki ucha, stworzonej tak, aby naśladować chrząstkę trzyletniego dziecka. Tę chrząstkę wszczepiono chirurgicznie na grzbiecie myszy. Następnie wstrzyknięto do niego żywe komórki macierzyste: specjalną odmianę komórek, która może przekształcić się w dowolny rodzaj komórki w zależności od sytuacji. Normalnie taka procedura uruchomiłaby układ odpornościowy myszy do walki z obcą tkanką – ostatecznie powodując jej śmierć. Ale w tym przypadku, z powodu mutacji, mysz nie miała żadnego.

W ciągu 12 tygodni komórki macierzyste utworzyły rzeczywistą chrząstkę w kształcie ludzkiego roku, a syntetyczna część z czasem stopniowo się rozpadała. W pewnym sensie ucho rozwinęło się z trzyletniej wersji do pełnoprawnego dorosłego!

Dziś sprawy idą w nowym kierunku. Tak jak drukarki używają atramentów, a drukarki 3D używają filamentów, tak bioprinting jest techniką tworzenia struktur komórkowych za pomocą „biotuszu”.

Te biomateriały, które mogą zawierać komórki macierzyste, są nakładane warstwa po warstwie w celu „wydrukowania” skóry, tkanki, a nawet narządu. Ludzkie wątroby, nerki i serca są poddawane biodrukowi w laboratoriach i instytutach badawczych. Celem jest umożliwienie ich przeszczepiania, a także zmniejszenie liczby dawców narządów.

Kiedy z podekscytowaniem czytam wszystkie nowe rozwiązania, bateria mojego telefonu emituje ostrzeżenie. Nowsze telefony mają wszystkie części połączone ze sobą, co oznacza, że ​​nie mogę wymienić baterii bez zakupu nowego telefonu — co, gdy się nad tym zastanowić, jest powszechnym trendem w dzisiejszej technologii cyfrowej. Wcześniejsze gadżety i tak nadawały się do naprawy, ale w dzisiejszych czasach musimy użyć druku 3D, aby je naprawić.

Być może technologia staje się coraz bardziej złożona, tak jak zawsze była biologia?

Co tydzień coś nowego do przemyślenia? Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, rozważ zapisanie się do naszego cotygodniowego biuletynu! Żadnych list ani linków; tylko jeden nowy, prowokujący do myślenia fragment, w którym można zatopić swój umysł. Zdobądź go dla siebie już dziś .