人間の骨を育てる方法

私n1668、ジェイコブ・ヴァン・ミーケレンという名前のオランダの医師は大胆な計画を持っていました。患者は最近、ユニークな怪我で彼のケアに来ていました – ひどく変形した頭蓋骨。彼は戦争の残忍さを見た兵士であり、物語を語るために生きている間、彼は戦場で重傷を負った。 Van Meekerenは外科的修正を提案しました。負傷したスペースに別の頭蓋骨の断片を置き、その形状に右に配置します。犯罪の色を犯さずに頭蓋骨の一部をどこに手に入れるのだろうかと思うかもしれません。

人間の頭蓋骨を使用することは難しいだろうので、ここで最良の解決策は犬の頭蓋骨の断片を使用することであると判断しました（ヴァンミーケレンは猫の人だと思います）。それで、彼は兵士の頭を切り開き、犬の頭蓋骨の断片を怪我の場所に位置しました。手術は成功し、兵士は‍.‍.‍を生き続けました。不幸な人生。 Van Meekerenが予見していなかったという問題が発生しました。患者の教会は、彼が今や部分的に犬であり、もはや教区のメンバーになれないと決めました。教会は彼を破門し、彼は彼のコミュニティを失うために荒廃しました。

絶望的に、兵士はヴァン・ミーケレンに戻り、犬の頭蓋骨を取り除くように懇願しました。彼は義務を負ったが、彼の成功した手術を台無しにすることに確かに失望した。しかし、ヴァン・ミーケレンが二度目に兵士の頭を開いたとき、彼は驚くべきものを見ました。犬の頭蓋骨の断片は、兵士の頭蓋骨に完全に融合し、取り外しできませんでした。彼は記録された歴史で最初の成功した骨移植を行っていました。

医学生の新鮮な目は、人間の骨に似ているサンゴの量を認識しました。

骨移植は1600年代から長い道のりを歩んできており、今日使用されている材料は、人々が教会から破門することはありません。しかし、骨移植手術にはまだ問題が発生しています。骨は、タンパク質に付着した結晶化鉱物の混合物であるため、ユニークな種類の組織です。鉱物は、コラーゲンのマトリックスの助けを借りて、整然とした方法で一緒に保持されます。骨は、私たちが体でそれらに置いた力に耐えるのに十分な強さである必要がありますが、モビリティを可能にするのに十分な軽さも必要です。

これはトリッキーなバランスであるため、この偉業を達成するために、骨にはいくつかの異なる層があります。骨格を考えるときにあなたが考える硬い白い部分である外側のシェルは、強くて濃いです。しかし、内部は中空で、血管を含むスポンジの多孔質組織で満たされています。骨は絶えずリモデリングしている生きた組織であるため、骨折が小さい場合、それ自体で治癒します。ただし、隙間がある場合、骨は自分自身を修復するのに苦労します。これに対処する最良の方法は、骨移植の方法で足場を提供することです。適切な構造を提供することにより、骨は改造を続け、移植片に新しい骨の成長を融合させることができます。

Van Meekerenが見たように、移植片の骨を見つけるのは難しい場合があります。臓器提供者を使用することができますが、それは死体を必要とし、病気の伝染のわずかな可能性を導入します。別の方法は、患者自身の体から骨を使用することです。これには、2つの手術が必要です。1つは、患者の体の別の部分から骨の一部を取り除き、骨を懸念のある領域に置くために2つの手術を必要とします。もちろん、2つの手術は複数の手術であり、この方法は合併症のリスクを高めます。

何年もの間、医師は効果的な代替を検索しましたが、機能する材料を見つけるのに苦労しました。実験は、運のない木材や大理石などの合成材料で実行されました。希望のかすかな光を提供した最初の外国の素材は、パリの石膏でした。最大の問題は、改造された骨全体で血管を成長させるためのマトリックスを備えた人工構造を作成することでした。これは難しい作業であることが証明されています。エンジニアは、多孔質セラミックを使用して足場を作成しようとしましたが、自然の骨の均一なマトリックスはありませんでした。そのため、医師は死体を使用したり、2つの手術を行ったりすることに固執していました。

骨移植は1600年代から長い道のりを歩んできており、今日使用されている材料は人々を破門させません。

彼がサンゴ礁を研究したとき、骨移植はジョン・ウェーバーの心の近くではありませんでした。彼はペンシルベニア州立大学の海洋地質学者であり、医学界の欠点よりもサンゴの化学組成について学ぶことにはるかに興味がありました。ウェーバーは、サンゴの骨格で見つかった化学物質が種や環境によってどのように変化したかを学ぶことに特に興味があり、1960年代と1970年代を通じて彼の発見に関する多くの論文を発表しました。

しかし、ペンシルベニア州が派手な新しいテクノロジーを手に入れたとき、ウェーバーの研究は完全に変化します。ペンシルベニア州は、走査型電子顕微鏡を取得した米国で最初の研究機関の1つになりました。これは、従来の顕微鏡とは異なり、サンプルの3次元ビューを可能にします。ユージン・ホワイトはペンシルベニア州立大学の材料科学者であり、この非常に切望されている技術を運営する名誉と責任を負っていました。ウェーバーはサンゴの骨格を見たいと思っていたので、走査型電子顕微鏡を使用できるかどうかホワイトに尋ねました。スキューバダイバー自身として、ホワイトも興味をそそられました。

全国の人々がホワイトが分析するための資料を持ってきましたが、彼が資料に個人的な関心を持っていたのはこれが初めてでした。彼らはスキャンを実行し、彼らが見たものは完全にそれらを吹き飛ばしました。スケルトンには、スイスチーズのような相互接続された穴のネットワークがありましたが、あまりにも多くの穴があります。ホワイトの膨大な経験でさえ、サンゴは彼が今まで見たことがないように見えました。それは確かに彼が見た人間の素材のようには見えませんでした。

医学生の新鮮な目が、それが人間の骨にどれだけ似ているかを認識するのにかかりました。 1971年、ホワイトは、ニューヨーク州立大学アップステート医科大学の学生であったneロドニーを招待して、夏を研究室で過ごしました。 3人はサンゴの構造を研究し、型を摂取しました。自然がエンジニアが再現できなかった骨移植に最適なマトリックスを作成したことが明らかになりました。サンゴの骨格の毛穴は均一であり、サイズが完全に相互接続されていたため、新しい血管と組織が移植片に成長する理想的な足場でした。彼らの新しいアイデアに興奮して、彼らは1972年にコラルをグラフトのグラフト材料の源であることを示唆する論文を発表しました。

これはすべて医学界にとって非常にエキサイティングでしたが、一つの明白な問題がありました。サンゴの骨格は炭酸カルシウムで作られており、炭酸カルシウムは溶解します。これは、過度に酸性の胃の一般的な治療法です！骨が成長し始める前に、材料は体内で壊れます。彼らは、サンゴの骨格がどのように成長したかに影響を与えることなく、サンゴの化学組成を変える方法を必要としていました。

これは、化学者のデラロイがプロジェクトに関与するようになったときです。魔術師のように、ロイはサンゴをリン酸溶液に入れて、高圧で加熱しました。これにより、炭酸カルシウムは、構造を変更せずに、ヒト骨と同じミネラルであるリン酸カルシウムに変換しました。新しい素材はCoralline Hydroxyapatiteと名付けられ、医学界に歓迎されました。それは骨成長のために素晴らしい足場を作っただけでなく、動物や人間の研究で否定的な反応はほとんどありませんでした。今日、この材料は、歯科インプラントから脊椎固定術まで、何万人もの患者の骨移植片で使用されています。

1668年に犬の頭蓋骨が関与する絶望的な解決策として始まったものは、現代医学における海洋生物の最も革新的な用途の1つに進化しました。自然はすでに完璧な足場を構築していました。スキューバダイバーから外科医まで、それを認識するために、いくつかの好奇心and盛な心が必要でした。

から抜粋 サーモンキャノンと浮揚カエル：および愚かな科学のその他の深刻な発見。 Copyright©2025 by Carly Anne York。 Hachette Book Group、Inc。のインプリントであるBasic Booksから入手できます。

リード画像：vSevolod Finch Ziablov / Shutterstock

• カーリー・アンヨーク

  投稿しました 2025年7月29日

  カーリー・アン・ヨークは現在、レノア・リン大学の准教授です。彼女は博士号を取得しました。オールドドミニオン大学の生態学研究。彼女はまた、子供向けの2つのノンフィクションサイエンスブックの著者でもあります。 人生の一日：馬 そして ジャングルの女王。彼女はノースカロライナに住んでいます。