Πώς να μεγαλώσεις ένα οστό - Νίνα Τάντον

Δείτε όλο το μάθημα εδώ: http://ed.ted.com/lessons/how-to-grow-a-bone-nina-tandon

Μπορεί ένα ανθρώπινο οστό να αναπτυχθεί έξω από το σώμα; Η απάντηση μπορεί να είναι σύντομα «ναι». Η Νίνα Τάντον διερευνά αυτή τη δυνατότητα εξετάζοντας πώς τα οστά μεγαλώνουν με φυσικό τρόπο μέσα στο σώμα, και εξηγώντας το πώς οι επιστήμονες ελπίζουν να αναπαράγουν αυτή τη διαδικασία στο εργαστήριο.

Μάθημα από τη Νίνα Τάντον, κινούμενο σχέδιο από το Giant Animation Studios.

Μπορεί ένα ανθρώπινο οστό
να αναπτυχθεί έξω από το σώμα;

Η απάντηση μπορεί να είναι σύντομα «ναι»,

αλλά πριν δούμε πως αυτό είναι δυνατόν,

χρειάζεται να δούμε πως τα οστά
μεγαλώνουν φυσικά μέσα στο σώμα.

Τα περισσότερα οστά σχηματίζονται
στο έμβρυο ως μαλακός, ευλύγιστος χόνδρος.

Κύτταρα που φτιάχνουν οστό,
αντικαθιστούν τον χόνδρο

με ένα σπογγώδες πλέγμα από μεταλλικά
στοιχεία, όπως ασβέστιο και φώσφορο.

Το πλέγμα σκληραίνει
καθώς οι οστεοβλάστες,

ειδικά κύτταρα που σχηματίζουν οστό,

αποθέτουν περισσότερα μέταλλα,
προσδίδοντας οστική δύναμη.

Παρόλο που το πλέγμα δεν αποτελείται
από ζωντανά κύτταρα,

δίκτυα αιμοφόρων αγγείων, νεύρων
και άλλων ζωντανών ιστών

αναπτύσσονται μέσα σε ειδικά κανάλια.

Και κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης,

μια λεγεώνα οστεοβλαστών
ενδυναμώνει τον σκελετό

που προστατεύει τα όργανα μας,
επιτρέπει την κίνηση,

παράγει αιμοσφαίρια και άλλα.

Αλλά αυτή η διαδικασία από μόνη της,

δεν είναι αρκετή για να κάνει τα οστά
ισχυρά και λειτουργικά.

Εάν πάρετε ένα οστό που φτιάχτηκε έτσι,

του κολλήσετε μύες,

και προσπαθήσετε να σηκώσετε
ένα μεγάλο βάρος μ' αυτό,

το οστό πιθανότατα
θα σπάσει από την πίεση.

Αυτό δεν συμβαίνει συχνά σε εμάς

επειδή τα κύτταρά μας συνεχώς ενισχύουν

και φτιάχνουν οστό όπου χρειάζεται,

μια αρχή που ονομάζουμε νόμο του Βολφ.

Παρόλα αυτά, τα συστατικά
των οστών είναι περιορισμένα

και το νέο ισχυρό οστό

μπορεί να σχηματιστεί μόνο
εάν υπάρχει αρκετό υλικό.

Ευτυχώς, οι οστεοβλάστες που χτίζουν οστό

έχουν το αντίβαρό τους,
τους οστεοκλάστες - τους ανακυκλωτές.

Οι οστεοκλάστες διασπούν με οξέα
και ένζυμα το περιττό μεταλλικό πλέγμα

έτσι ώστε οι οστεοβλάστες
να μπορούν να προσθέσουν υλικό.

Ένας κύριος λόγος που οι αστροναύτες
πρέπει να ασκούνται συνεχώς σε τροχιά

είναι η έλλειψη σκελετικής τάσης
σε ελεύθερη πτώση.

Όπως προβλέπεται από το νόμο του Βολφ,

αυτό κάνει τους οστεοκλάστες
πιο ενεργούς από τους οστεοβλάστες,

με αποτέλεσμα την απώλεια
της οστικής μάζας και δύναμης.

Όταν όντως σπάνε τα οστά, το σώμα σας
έχει μια καταπληκτική ικανότητα

να ανακατασκευάζει το τραυματισμένο οστό
ως εάν το σπάσιμο δεν είχε συμβεί ποτέ.

Ορισμένες καταστάσεις,
όπως η αφαίρεση καρκίνου,

τραυματικά ατυχήματα,

και γενετικές ανωμαλίες, υπερβαίνουν
τη ικανότητα του σώματος για επισκευή.

Ιστορικά, οι λύσεις συμπεριλάμβαναν
το γέμισμα των οπών με μέταλλο,

οστά ζώων,

ή κομμάτια οστών από ανθρώπινους δότες,

αλλά κανένα από αυτά δεν είναι ιδανικό,
καθώς μπορούν να προκαλέσουν μολύνσεις

ή να απορριφθούν
από το ανοσοποιητικό σύστημα,

και δεν μπορούν να διεξάγουν
όλες τις λειτουργίες των υγιών οστών.

Ιδανική λύση θα ήταν να αναπτυχθεί οστό
από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς

προσαρμοσμένο στο ακριβές σχήμα της οπής,

και αυτό ακριβώς οι επιστήμονες
προσπαθούν να κάνουν τώρα.

Να πως δουλεύει.

Πρώτα, οι γιατροί παίρνουν βλαστοκύτταρα
από το λιπώδη ιστό του ασθενούς

και με τομογραφία καθορίζουν τις ακριβείς
διαστάσεις του ελλίποντος οστού.

Στη συνέχεια, φτιάχνουν
το ακριβές μοντέλο της οπής,

είτε με τρισδιάστατους εκτυπωτές,

ή με αποκυτταριωμένο οστό αγελάδας.

Αυτά είναι οστά, απ' όπου
έχουν αφαιρεθεί όλα τα κύτταρα

και έμεινε μόνο το σπογγώδες
μεταλλικό πλέγμα.

Στη συνέχεια προσθέτουν τα βλαστοκύτταρα
του ασθενούς στο πλέγμα

και τα τοποθετούν σε ένα βιοαντιδραστήρα,

μια συσκευή που προσομοιώνει τις συνθήκες
που επικρατούν στο εσωτερικό του σώματος.

Η θερμοκρασία, η υγρασία, η οξύτητα
και τα θρεπτικά συστατικά,

όλα πρέπει να είναι σωστά
για να διαφοροποιηθούν τα βλαστοκύτταρα

σε οστεοβλάστες και άλλα κύτταρα,

να αποικίσουν το μεταλλικό πλέγμα,

και να το ανακατασκευάσουν
με ζωντανό ιστό.

Αλλά υπάρχει κάτι που λείπει.

Θυμάστε το νόμο του Βολφ;

Ένα τεχνητό οστό
πρέπει να βιώσει πραγματικό στρες,

αλλιώς θα βγει αδύναμο και εύθραυστο,

και έτσι ο βιοαντιδραστήρας συνεχώς
διοχετεύει υγρά γύρω από το οστό,

και η πίεση «λέει» στους οστεοβλάστες
να προσθέσουν οστική πυκνότητα.

Βάλτε όλα αυτά μαζί ,
και μέσα σε τρεις εβδομάδες,

το ζωντανό πλέον οστό μπορεί
να βγει από το βιοαντιδραστήρα

και να εμφυτευθεί στο σώμα του ασθενούς.

Ενώ δεν είναι ακόμη βέβαιο ότι η μέθοδος
αυτή θα λειτουργήσει για ανθρώπους,

όστα ανεπτυγμένα στο εργαστήριο
έχουν ήδη εμφυτευθεί επιτυχώς

σε γουρούνια και άλλα ζώα,

και δοκιμές σε ανθρώπους
μπορεί να αρχίσουν μέσα στο 2016.