Kako razviti kost - Nina Tandon

Pogledaj cijelu lekciju na: http://ed.ted.com/lessons/how-to-grow-a-bone-nina-tandon

Možete li razviti ljudsku kost van ljudskog tijela? Uskoro odgovor može biti da. Nina Tandon istražuje mogućnost ispitujući kako kost prirodno raste unutar ljudskog tijela, i osvijetljujući kako znanstvenici planiraju replicirati proces u laboratoriju.

Predavanje Nine Tandon, Animacija Giant Animation Studio.

Možete li razviti ljudsku kost
izvan ljudskog tijela?

Odgovor uskoro može biti da,

ali prije nego objasnimo
kako je to moguće,

moramo pogledati
kako kosti prirodno rastu unutar tijela.

Većina kosti započinje kao meka
i fleksibilna hrskavica rastućeg fetusa

Koštane stanice zamjenjuju hrskavicu
sa spužvastom mineralnom rešetkom

napravljenom od elemenata
kao što su kalcij i fosfat.

Rešetka postaje snažnija,
kako oteoblasti,

koji su specijalizirane koštane stanice,

nanose više minerala
i tako osnažuju kosti.

Iako sama rešetka
nije napravljena od živih stanica,

mreže krvnih žila, živaca
i ostalog živog tkiva

rastu kroz posebne kanale i prolaze.

I u tijeku razvoja,

mnoštvo osteoblasta ojačava kostur

koji štiti naše organe,
dopušta nam kretanje,

proizvodi krvne stanice i više.

Ali sam ovaj proces izgradnje

nije dovoljan kako bi kosti bile
jake i funkcionalne.

Ako uzmete ovako izgrađenu kost,

dodate na nju mišiće,

i pokušate podići teški uteg,

kost bi vjerojatno puknula pod pritiskom.

To nam se inače ne događa

zbog toga što se naše stanice
konstantno osnažuju

i izgrađuju kost gdje god je istrošena.

po principu koji nazivamo Wolffov zakon.

Bilo kako bilo,
koštani materijal je ograničen

a nova, jača kost

može biti formirana samo ako imamo
dovoljno materijala.

Na sreću, osteoblasti, graditelji,

imaju duplikat, zvan osteoklasti,
reciklatori.

Osteoklasti kidaju nepotrebne mineralne
rešetke koristeći kiseline i enzime

tako da osteoblasti
mogu dodati više materijala.

Jedan od glavnih razloga zašto
astronauti u orbiti moraju vježbati

je manjak koštanog napora
pri slobodnom padu.

Kako je naznačeno u Wolffovom zakonu,

to čini osteoklaste aktivnijima
od osteoblasta,

razultirajući u gubitku
koštane mase i snage.

Kada kosti ipak puknu,
vaše tijelo ima nevjerojatnu mogućnost

rekonstrukcije ozlijeđene kosti
kao da do loma nikada nije došlo.

Neki događaji, kao rak,

traumatične nezgode,

i genetski nedostatci prekoračuju
prirodnu mogućnost obnove tijela.

Povijesna riješenja uključuju popunjavanje
nastalih praznina metalom,

životinjskim kostima,

ili komadićima kostiju ljudskih donora,

ali niti jedno od njih nije optimalno,
jer mogu uzrokovati infekcije

ili mogu biti odbijeni
od strane imunoločkog sustava,

i ne mogu odraditi većinu funkcija
zdrave kosti.

Idealno riješenje bilo bi razviti kost
iz stanica pacijenta

koja je precizno prilagođena
obliku praznine,

a to je točno ono što znanstvenici
trenutno pokušavaju napraviti.

Evo kako to radi.

Prvo, liječnici izvuku matične stanice iz
pacijentova masnog tkiva

i naprave CT kako bi odredili
točne dimenzije praznine u kosti.

Tada naprave model u obliku praznine,

ili sa 3D printerima,

ili obrađujući umjetne kravlje kosti.

To su kosti kojima su
uklonjene sve stanice,

ostavljajući jedino spužvastu
mineralnu rešetku.

Oni tada dodaju pacijentove matične stanice
u tu rešetku

i stave je u bioreaktor,

uređaj koji simulira sve uvijete
koje imamo unutar tijela.

Temperatura, vlažnost, kiselost i
sastav hranjivih tvari

moraju biti ispravni kako bi se
matične stanice razvile

u osteoblaste i druge stanice,

nastanile mineralnu rešetku,

i oblikovale je sa živim tkivom.

Ali nedostaje jedna stvar.

Sjećate se Wollfova zakona?

Umjetna kost treba osjetit
pravi pritisak,

inače će biti slaba i lomljiva,

zato bioreaktor konstantno utiskuje
fluide oko kosti,

i pritisak govori osteoblastima
da poprave gustoću kosti.

Stavite ovo sve zajedno,
i u roku tri tjedna,

sada živa kost spremna je
izaći iz bioreaktora

i biti ugrađena u
tijelo pacijenta.

Iako još nije sigurno da će ova
metoda biti dobra za ljude,

kosti uzgojene u laboratoriju već su
uspješno ugrađene u svinje

i u druge životinje,

a testiranja na ljudima mogu početi
već 2016.

Predavanje: Nina Tandon
Naracija: Nina Tandon

Animacija
Giant Animation studio
www.giant.ie

TEDEd
Puno predavanje na ed.ted.com