1
00:00:05,792 --> 00:00:07,609
Привет всем!

2
00:00:07,610 --> 00:00:09,392
Познакомьтесь, это Алана.

3
00:00:09,393 --> 00:00:11,422
Когда ей было 11 лет,

4
00:00:11,423 --> 00:00:16,349
во время игры в баскетбол
с ней произошёл ужасный случай.

5
00:00:16,790 --> 00:00:21,115
Она упала, раздробив свою пателлу,
то есть коленную чашечку.

6
00:00:21,516 --> 00:00:24,525
Её колено удалось собрать заново.

7
00:00:24,526 --> 00:00:27,573
Хирурги заново собрали её колено
с помощью различных средств.

8
00:00:28,554 --> 00:00:30,372
Она получила донорскую пателлу.

9
00:00:30,373 --> 00:00:33,422
Ей сделали две связки
из куска её подколенного сухожилия,

10
00:00:33,673 --> 00:00:36,501
две биополимерные связки

11
00:00:36,508 --> 00:00:39,507
и металлические пластины,
чтобы удерживать всё вместе.

12
00:00:39,508 --> 00:00:41,689
Она может ходить и не только,

13
00:00:41,690 --> 00:00:45,616
она играет в баскетбол, софтбол,
занимается гимнастикой, чем угодно.

14
00:00:45,906 --> 00:00:48,681
И если спросить её, она скажет,
что очень благодарна за то,

15
00:00:48,682 --> 00:00:51,381
что может всё это делать.

16
00:00:51,592 --> 00:00:53,441
Но у неё на всё есть своё мнение,

17
00:00:53,442 --> 00:00:56,041
и она также вам скажет, что в будущем

18
00:00:56,042 --> 00:00:59,460
она не представляет, что колени
будут восстанавливать таким же способом.

19
00:01:00,091 --> 00:01:05,414
Она считает, что можно будет вырастить
свои собственные хрящи, связки и кости

20
00:01:05,415 --> 00:01:08,199
из своих же собственных клеток.

21
00:01:08,200 --> 00:01:10,599
И она планирует в этом участвовать.

22
00:01:10,600 --> 00:01:14,992
Мы поговорим об этом попозже,
но я подумала,

23
00:01:14,992 --> 00:01:21,203
что стóит представить,
как эта идея воплотится в жизнь.

24
00:01:22,103 --> 00:01:25,312
Как же это всё начиналось? Тело 1.0.

25
00:01:25,313 --> 00:01:28,904
Вот пример: это очень известный рисунок.

26
00:01:28,918 --> 00:01:32,833
Это «Витрувианский человек»
Леонардо Да Винчи,

27
00:01:32,834 --> 00:01:36,413
в котором он изобразил
схему человеческого тела,

28
00:01:36,414 --> 00:01:38,845
вдохновлённый архитектурными рисунками.

29
00:01:38,846 --> 00:01:41,107
Этот рисунок может служить символом

30
00:01:41,107 --> 00:01:46,096
классического взгляда на тело,
характерного для разных культур.

31
00:01:47,166 --> 00:01:49,493
Идею того, что тело — это единое целое,

32
00:01:50,663 --> 00:01:53,546
которое можно подлатать,
но оно останется единым целым.

33
00:01:53,547 --> 00:01:58,239
Например, египтяне использовали
морские ракушки для восстановления зубов,

34
00:01:58,240 --> 00:02:00,713
индийцы и китайцы совершали
хирургические операции,

35
00:02:00,714 --> 00:02:04,328
но по существу тело оставалось целым.

36
00:02:04,329 --> 00:02:07,779
Тело было функциональной единицей,
цельной функциональной единицей.

37
00:02:07,780 --> 00:02:11,429
Но в ХХ веке это начало меняться.

38
00:02:11,790 --> 00:02:13,060
Что же произошло?

39
00:02:13,060 --> 00:02:17,865
В 1924 году здесь в Германии
был изобретён первый аппарат для диализа.

40
00:02:18,285 --> 00:02:24,352
В 1960 году хирург-ортопед из Бирмы
использовал протез из слоновой кости,

41
00:02:24,613 --> 00:02:29,303
чтобы восстановить бедро
83-летней буддистской монахини.

42
00:02:29,924 --> 00:02:33,315
В 1967 году была совершена
первая пересадка сердца.

43
00:02:33,316 --> 00:02:38,021
Позже появились искусственное сердце,
искусственное колено, многое другое.

44
00:02:38,571 --> 00:02:42,141
А сама идея изменилась существенно:

45
00:02:43,482 --> 00:02:46,856
тело перестало быть
функциональной единицей,

46
00:02:46,857 --> 00:02:50,556
мы как бы оказались на уровень глубже.

47
00:02:50,777 --> 00:02:55,230
Аналогично тому, как сменные запчасти
и сборочные конвейеры

48
00:02:55,231 --> 00:02:57,177
в корне изменили производство,

49
00:02:57,178 --> 00:03:00,227
подобное произошло и в медицине:

50
00:03:00,228 --> 00:03:04,419
если какая-то часть тела
переставала работать,

51
00:03:04,640 --> 00:03:10,095
её можно было заменить
донорской или искусственной.

52
00:03:11,875 --> 00:03:15,292
Но проблема в том —
и Алана это подтвердит, —

53
00:03:15,293 --> 00:03:19,141
что любой инородный объект в теле
вызывает появление рубцовой ткани.

54
00:03:19,142 --> 00:03:23,771
Тело видит в нём угрозу
и начинает атаковать.

55
00:03:24,182 --> 00:03:26,582
Поэтому имплантаты такого рода

56
00:03:26,584 --> 00:03:30,739
привели ко множеству интересных
исследований клеток и биоматериалов

57
00:03:30,740 --> 00:03:34,239
для изучения взаимодействия объектов,
помещённых внутрь тела,

58
00:03:34,240 --> 00:03:35,863
а также последствий этого.

59
00:03:35,864 --> 00:03:40,226
Побочным результатом стало
появление новой области,

60
00:03:40,227 --> 00:03:42,630
области биотканевой инженерии,

61
00:03:42,631 --> 00:03:46,900
в которой клетки стали
функциональной единицей,

62
00:03:46,900 --> 00:03:48,315
поскольку в конце концов

63
00:03:48,316 --> 00:03:50,645
каждый из нас начинался с одной клетки

64
00:03:50,646 --> 00:03:53,045
и именно так мы были изначально созданы.

65
00:03:53,046 --> 00:03:56,702
Идея биологии развития:

66
00:03:56,703 --> 00:04:00,451
«Давайте посмотрим, как это
происходит на клеточном уровне»,

67
00:04:00,981 --> 00:04:04,050
оказала большое влияние на эту область,

68
00:04:04,050 --> 00:04:05,749
так же как и биоматериалы

69
00:04:05,750 --> 00:04:09,079
и обрывки знаний, полученные
из области трансплантологии.

70
00:04:09,080 --> 00:04:14,589
Идея выращивания биологических протезов
вместо создания металлических

71
00:04:14,919 --> 00:04:17,678
стала идеей тела 3.0.

72
00:04:18,209 --> 00:04:22,064
Мы перешли от нетронутого тела
к телу с заменяемыми частями

73
00:04:22,065 --> 00:04:26,632
и к выращиванию живых частей тела с нуля.

74
00:04:27,333 --> 00:04:29,741
Выражение «с нуля» несколько неправильно,

75
00:04:29,742 --> 00:04:33,519
поскольку на самом деле
инженеры биотканей — это клетки.

76
00:04:33,520 --> 00:04:36,661
Инженеры биотканей испытывают
небольшой кризис самоопределения,

77
00:04:36,662 --> 00:04:39,710
поскольку всю работу делают сами клетки.

78
00:04:39,711 --> 00:04:42,389
С философской точки зрения произошёл сдвиг

79
00:04:42,390 --> 00:04:47,161
от идеи «Давайте создадим бедренную кость»
к идее «Давайте создадим среду»,

80
00:04:47,551 --> 00:04:50,625
как некий причудливый аквариум —
мы называем их биореакторами, —

81
00:04:50,640 --> 00:04:54,614
который позволяет клеткам
самим создавать куски кости.

82
00:04:55,304 --> 00:04:58,070
Это очень интересный философский сдвиг,

83
00:04:58,071 --> 00:05:01,510
и он делает работу инженеров биотканей
крайне забавной и интересной.

84
00:05:01,511 --> 00:05:06,930
А как известно, когда работа в радость,
можно делать удивительные вещи.

85
00:05:07,601 --> 00:05:09,939
Я расскажу вам о своей работе.

86
00:05:09,939 --> 00:05:12,161
Моя работа относится именно к сердцу,

87
00:05:12,162 --> 00:05:15,619
поэтому как примеры сердец 1.0, 2.0 и 3.0

88
00:05:15,960 --> 00:05:19,530
я покажу их изображения,
начиная с рисунка Леонардо,

89
00:05:19,531 --> 00:05:22,289
затем изображения искусственного сердца.

90
00:05:22,290 --> 00:05:26,175
Но на самом деле сердце 3.0 —
это образ будущего, когда будет возможно

91
00:05:26,176 --> 00:05:31,195
печатать биоткани из биоматериалов
и создавать из них работающее сердце.

92
00:05:31,746 --> 00:05:34,851
Но это в будущем.
Что же мы можем делать сейчас?

93
00:05:34,852 --> 00:05:38,804
Это видеозапись кусочка биоткани,
который я создала для сердца

94
00:05:38,805 --> 00:05:41,896
во время работы над диссертацией.
Как видите, оно бьётся.

95
00:05:41,896 --> 00:05:43,621
Значительная часть моих исследований

96
00:05:43,621 --> 00:05:48,074
была сосредоточена на вопросе:
как создать среду так,

97
00:05:48,595 --> 00:05:52,058
чтобы клетки сердца знали, что делать?

98
00:05:52,549 --> 00:05:53,952
Что действительно интересно,

99
00:05:53,953 --> 00:05:59,055
не так уж много нужно, чтобы заставить
клетки делать свою работу.

100
00:05:59,716 --> 00:06:01,726
Им просто нужны правильная пища,

101
00:06:01,727 --> 00:06:04,646
правильный материал —
в данном случае коллаген —

102
00:06:04,647 --> 00:06:08,950
и некоторые биофизические намёки,
в данном случае электрические сигналы.

103
00:06:09,231 --> 00:06:10,830
Кости, как вы можете представить,

104
00:06:10,831 --> 00:06:13,105
механически действуют совершенно по-иному,

105
00:06:13,106 --> 00:06:15,458
поэтому в инженерии костных биотканей

106
00:06:15,459 --> 00:06:17,315
много механической нагрузки.

107
00:06:17,315 --> 00:06:20,924
Но в данном случае, благодаря пище
и току электрокардиостимулятора

108
00:06:20,925 --> 00:06:24,337
клетки просто разбегались
и строили эту биоткань.

109
00:06:25,846 --> 00:06:30,392
Основная цель биотканевой инженерии,
как я говорила раньше, —

110
00:06:30,393 --> 00:06:34,089
это идея делать трансплантаты «на заказ».

111
00:06:34,840 --> 00:06:39,761
Это очень здóрово и волнующе,
но я хочу дать вам понять,

112
00:06:39,761 --> 00:06:42,567
что это лишь вершина айсберга.

113
00:06:43,567 --> 00:06:48,465
В качестве примера можно взять
процесс тестирования лекарств.

114
00:06:48,466 --> 00:06:51,351
Требуется более 10 лет
и более миллиарда долларов,

115
00:06:51,352 --> 00:06:53,302
чтобы вывести лекарство на рынок.

116
00:06:53,303 --> 00:06:57,159
И оно должно пройти
множество стадий этого процесса

117
00:06:57,160 --> 00:07:00,257
от создания формул к лабораторным тестам,
испытаниям на животных,

118
00:07:00,257 --> 00:07:05,452
затем клиническим исследованиям, которые
можно считать испытаниями на людях.

119
00:07:05,663 --> 00:07:08,892
И чем позже лекарство
проваливается на одном из этапов,

120
00:07:08,893 --> 00:07:12,794
тем более дорогим и более
потенциально опасным оно становится.

121
00:07:13,115 --> 00:07:14,866
А если бы можно было использовать

122
00:07:14,867 --> 00:07:19,180
кусочки искусственно созданной биоткани
как замену при испытаниях?

123
00:07:19,181 --> 00:07:22,270
Можно было бы уменьшить
необходимость испытаний на животных,

124
00:07:22,271 --> 00:07:25,854
а также и на людях.

125
00:07:25,855 --> 00:07:29,216
Всё сводится к двум аспектам:
во-первых, мы не крысы, —

126
00:07:29,217 --> 00:07:31,947
я из Нью-Йорка, поэтому это очень важно, —

127
00:07:31,948 --> 00:07:36,195
но мы используем крыс, поскольку они
являются целостными организмами

128
00:07:36,196 --> 00:07:39,774
и дают возможность увидеть,
как лекарство ведёт себя внутри тела.

129
00:07:39,775 --> 00:07:44,125
А во-вторых, какими бы похожими
мы ни были друг на друга,

130
00:07:44,126 --> 00:07:46,254
крохотные различия в наших ДНК

131
00:07:46,255 --> 00:07:49,495
приводят к очень разным результатам
в том, как лекарства усваиваются

132
00:07:49,495 --> 00:07:52,036
и какой эффект они оказывают.

133
00:07:52,076 --> 00:07:53,716
Если мы сможем использовать

134
00:07:53,717 --> 00:07:57,790
эти искусственно созданные
модели биотканей для испытаний

135
00:07:57,791 --> 00:08:01,150
вместо испытаний на животных и людях,

136
00:08:01,651 --> 00:08:05,923
тогда есть надежда, что удастся
сократить расходы и время,

137
00:08:05,924 --> 00:08:09,721
необходимые на поиск
новых способов лечения.

138
00:08:10,292 --> 00:08:14,633
Это схема биореактора,
который мы сейчас разрабатываем.

139
00:08:15,083 --> 00:08:18,873
Если мы рассчитываем,
что фармацевтические компании

140
00:08:18,873 --> 00:08:23,351
захотят использовать эти искусственно
созданные биоткани для испытаний

141
00:08:23,352 --> 00:08:26,020
вместо испытаний на животных и людях,

142
00:08:26,021 --> 00:08:28,242
они должны быть предсказуемыми

143
00:08:28,250 --> 00:08:30,131
и их нужно уметь создавать

144
00:08:30,131 --> 00:08:31,796
в широком диапазоне масштабов.

145
00:08:31,796 --> 00:08:33,969
Это схема биореактора,

146
00:08:33,970 --> 00:08:36,976
который наша лаборатория
разрабатывает именно с этой целью.

147
00:08:37,186 --> 00:08:38,601
Он работает с помощью

148
00:08:38,602 --> 00:08:41,582
открытых аппаратных средств вроде Arduino

149
00:08:41,601 --> 00:08:45,431
и открытого программного обеспечения
на телефонах Android.

150
00:08:45,432 --> 00:08:49,879
Мы очень хотим,
чтобы это работа продвигалась.

151
00:08:50,610 --> 00:08:54,454
Представьте, если иметь
тысячи таких биореакторов сразу,

152
00:08:54,455 --> 00:08:57,804
это будет похоже
на клинические испытания на чипе,

153
00:08:57,805 --> 00:09:02,974
и можно сильно улучшить информацию,
которую мы получаем из биологии.

154
00:09:04,574 --> 00:09:07,519
Это то, что касается создания
здоровых человеческих тканей.

155
00:09:07,520 --> 00:09:11,107
А что, если бы мы могли
копировать больную ткань?

156
00:09:11,628 --> 00:09:14,875
Кевин Игган из Гарварда
занимается именно этим:

157
00:09:14,876 --> 00:09:19,707
используя клетки людей
с генами БАС, болезнью Лу Герига,

158
00:09:19,707 --> 00:09:22,267
он выращивает нейроны из этих клеток,

159
00:09:22,267 --> 00:09:25,527
и эти клетки ведут себя в лаборатории

160
00:09:25,528 --> 00:09:30,087
подобно тому, как пациенты с БАС
ведут себя в жизни.

161
00:09:30,258 --> 00:09:35,359
Если мы сможем выращивать больше
этих больных биотканей в лаборатории,

162
00:09:35,790 --> 00:09:37,379
мы сможем гораздо больше узнать

163
00:09:37,380 --> 00:09:40,392
о механизмах болезней и надёжно их лечить.

164
00:09:40,393 --> 00:09:43,933
Это пример клетки роговицы,
созданной подобным способом.

165
00:09:43,934 --> 00:09:46,822
Поскольку в моей семье
есть случаи пигментного ретинита,

166
00:09:46,823 --> 00:09:49,239
меня этот вопрос очень волнует.

167
00:09:49,850 --> 00:09:55,618
Но это лишь отдельные кусочки тканей:
сердце, печень, всё это.

168
00:09:55,619 --> 00:09:58,343
А представьте себе,
возвращаясь обратно к крысе,

169
00:09:58,344 --> 00:10:00,388
ведь крыса является целостным организмом,

170
00:10:00,389 --> 00:10:04,520
и, как мы знаем, если принять
лекарство от давления,

171
00:10:04,521 --> 00:10:08,108
оно влияет не только на сосуды,
но и на печень.

172
00:10:08,419 --> 00:10:11,092
Антидепрессант может метаболизироваться

173
00:10:11,093 --> 00:10:13,637
и отложиться в жировой ткани.

174
00:10:13,638 --> 00:10:18,709
Сейчас учёные начинают создавать
микроскопические микрожидкостные системы,

175
00:10:18,709 --> 00:10:21,180
в которых крохотные кусочки сердца,

176
00:10:21,180 --> 00:10:24,559
печени, лёгких, кишечника
находятся на одной платформе,

177
00:10:24,559 --> 00:10:27,369
и мы можем изучать эти взаимодействия.

178
00:10:27,640 --> 00:10:30,990
Эта область только начинает развиваться,
так что следите за новостями.

179
00:10:31,311 --> 00:10:35,245
А вот пример ряда клеток рака груди,

180
00:10:35,245 --> 00:10:38,468
которые были изготовлены
с использованием струйных технологий.

181
00:10:38,669 --> 00:10:39,949
Сколько из вас —

182
00:10:39,950 --> 00:10:42,426
Господи, упаси нас получить сообщение,

183
00:10:42,427 --> 00:10:45,892
что у кого-то из наших близких рак, —

184
00:10:45,893 --> 00:10:49,399
но разве вы не хотели бы знать,
как конкретное лекарство действует

185
00:10:49,400 --> 00:10:52,543
на ваш или мой конкретный рак?

186
00:10:52,804 --> 00:10:55,229
Лаборатория Карена Бурга
занимается именно этим,

187
00:10:55,230 --> 00:10:59,408
используя струйные технологии
для печати клеток рака груди на пластину.

188
00:10:59,649 --> 00:11:03,812
А наши коллеги из университета Тафтса
используют подобные модели

189
00:11:03,813 --> 00:11:05,389
костей из искусственной ткани,

190
00:11:05,390 --> 00:11:07,982
чтобы изучать, как рак может
распространяться по телу.

191
00:11:07,983 --> 00:11:11,340
Можно представить, что чипы,
которые мы видели на последнем слайде,

192
00:11:11,340 --> 00:11:13,799
станут следующим поколением,

193
00:11:13,800 --> 00:11:17,483
где раковые клетки и здоровую ткань
будут выращивать вместе.

194
00:11:18,954 --> 00:11:25,039
Возвращаясь к этой идее, то есть
к выращиванию биотканей на поверхности,

195
00:11:25,520 --> 00:11:31,547
мы стараемся вырастить новую пателлу,
новую связку, новую кость.

196
00:11:32,248 --> 00:11:37,394
Мы выращиваем части человеческого тела,
но я надеюсь убедить вас,

197
00:11:37,395 --> 00:11:40,666
что на самом деле то,
что мы делаем, гораздо больше.

198
00:11:40,667 --> 00:11:43,097
Как побочный эффект этих исследований,

199
00:11:43,098 --> 00:11:46,899
я верю, что мы на самом деле
трансформируем биотехнологию

200
00:11:47,050 --> 00:11:50,583
в производственную
и информационную технологию.

201
00:11:52,214 --> 00:11:55,372
Отделяя донорство органов
от доноров органов,

202
00:11:55,843 --> 00:11:59,379
мы можем разорвать связь,
которая до сих пор была неразрывной

203
00:12:00,460 --> 00:12:05,492
из-за совместимости
и жизнеспособности биотканей.

204
00:12:06,473 --> 00:12:10,614
Благодаря способности
выращивать человеческие биоткани,

205
00:12:10,615 --> 00:12:13,435
как здоровые, так и больные,

206
00:12:13,686 --> 00:12:16,970
мы сможем гораздо точнее
ответить на вопросы

207
00:12:16,971 --> 00:12:19,919
и получить больше информации,
чем когда-либо прежде,

208
00:12:19,920 --> 00:12:24,212
о том, как лекарства повлияют на людей.

209
00:12:25,303 --> 00:12:27,949
И тот факт, что всё это
происходит одновременно —

210
00:12:27,950 --> 00:12:30,084
похожие прорывы происходят

211
00:12:30,085 --> 00:12:32,371
в производстве,
в информационных технологиях —

212
00:12:32,372 --> 00:12:35,745
тот факт, что существуют 3D-печать,
открытые аппаратные средства,

213
00:12:35,746 --> 00:12:39,819
открытое программное обеспечение,
новые инструменты для сотрудничества, —

214
00:12:39,950 --> 00:12:41,861
всё это так замечательно

215
00:12:41,861 --> 00:12:44,977
и способствует дальнейшему
ещё более интересному сотрудничеству.

216
00:12:45,207 --> 00:12:49,742
Как исследователь, который получает
удовольствие от работы в этой области,

217
00:12:50,723 --> 00:12:56,359
я приглашаю вас поделиться
мыслями о том, каким будет тело 4.0.

218
00:12:56,679 --> 00:12:58,209
Большое спасибо за ваше время.

219
00:12:58,209 --> 00:12:59,181
(Аплодисменты)