Czy możemy zrobić nowe organy?

W tej chwili ponad 120 000 osób w Stanach Zjednoczonych wymaga przeszczepu narządu, aby przeżyć, ale jest znacznie mniej dawców – na przykład w styczniu wykonano tylko 2577 przeszczepów. Dlatego niektórzy naukowcy badają perspektywę wykorzystania druku 3D lub powiązanych technologii do tworzenia organów w ciągu kilku dni. To nie tylko zmniejszyłoby przepaść między podażą a popytem, ​​ale mogłoby całkowicie wyeliminować zapotrzebowanie na darczyńców. A jeśli są zbudowane z własnych komórek pacjenta, narządy do druku mogą również zmniejszyć ryzyko odrzucenia przeszczepu.

Naukowcy nie są blisko tego celu, ale podejmują kroki we właściwym kierunku, takie jak drukowanie dokładnych modeli kształtów narządów i budowanie kanałów przepływu krwi.

Atramenty biologiczne

Badania nad drukowalnymi narządami mieszczą się w szerszej dziedzinie biodrukowania: drukowania dowolnej żywej struktury złożonej z komórek. Najbardziej podstawowy poziom projektowania organów zaczyna się od bardzo cienkiej, drukowanej tkanki, której można użyć do stworzenia rusztowania, modelu organu, który nie może jeszcze funkcjonować samodzielnie, ale jest czymś więcej niż tylko plastikową repliką. Na początku drukowane rusztowania były wykonane z materiału syntetycznego, a żywe komórki zostały dodane później. Jednak na początku XXI wieku Anthony Atala, dyrektor Instytutu Medycyny Regeneracyjnej Wake Forest, pomógł usprawnić ten proces, opracowując drukarkę 3D, która mogła osadzić gumowaty, syntetyczny model z już nałożoną tkanką.

W miarę postępu badań nad biodrukowaniem głównym wyzwaniem nie jest już tylko tworzenie struktur podobnych do organów, ale raczej utrzymywanie ich przy życiu. Komórki są wbudowywane w bio-atramenty, które są drukowane warstwa po warstwie, tworząc pas żywej tkanki. Ta sama idea kryje się za ruchem posuwisto-zwrotnym wkładu atramentowego w tradycyjnej drukarce. Ale tylko komórki wydrukowane na najbardziej zewnętrznych warstwach tkanki mogą swobodnie uzyskiwać dostęp do tlenu i wydalać odpady — procesy niezbędne do przetrwania komórek. Komórki na najgłębszych warstwach duszą się i umierają.

Rozwiązaniem jest wydrukowanie nie tylko rusztowania, ale także układu naczyniowego tkanki — systemu coraz mniejszych ścieżek, które mogą dotrzeć do najgłębszych warstw komórek, dostarczając krew i tlen oraz odprowadzając odpady.

Postęp przyrostowy

W 2014 roku Jennifer Lewis, profesor inżynierii inspirowanej biologią na Uniwersytecie Harvarda, z powodzeniem zaczęła drukować naczynia krwionośne w swoim laboratorium. Obecnie głównym celem badań Lewisa jest wykorzystanie wydrukowanej w 3D tkanki wyposażonej w naczynia krwionośne do testowania potencjalnych leków pod kątem toksyczności chemicznej w żywej tkance.

W nadziei na zrobienie kolejnego kroku w kierunku wydrukowania w pełni funkcjonującego organu, Lewis pracuje nad drukowaniem małych obszarów narządów. W tej chwili projektuje nefrony, maleńkie jednostki tworzące nerki: umożliwiają one organowi usuwanie odpadów z organizmu i filtrowanie krwi, między innymi ważnymi procesami. Zanim Lewis będzie mógł wydrukować nerkę, musi wymyślić, jak wydrukować pojedynczy nefron. Ale to w najlepszym razie tylko jedna milionowa nerki, ostrzega. To jest skala, w jakiej znajduje się teraz to pole.

Osobiście wierzę, że w tym momencie historii drukowanie organów jest jak strzał z księżyca, mówi Lewis. Powinniśmy dążyć do tego celu, nie ma co do tego wątpliwości, ale jesteśmy daleko. Jesteśmy naprawdę daleko.

Na wynos:

Minie co najwyżej dekady, zanim syntetyczny, wydrukowany narząd będzie mógł zostać przeszczepiony człowiekowi.

Masz duże pytanie? Wyślij sugestie na adres [email protected] .

ukryć