Co to oznacza dla przyszłych darowizn? Czy możemy „wydrukować” idealne serce gotowe do przeszczepu?
Pojęcie „drukowania” organów, które do niedawna można było zobaczyć tylko w filmach science fiction, zrodziło się z dwóch równoległych przełomów naukowych. Pierwszą z nich są drukarki 3D, które pojawiły się około dziesięciu lat temu jako cud inżynierii, a ostatnio zaczęły być wykorzystywane w naukach stosowanych jako niedrogie urządzenie, które można wykorzystać w wielu dziedzinach technologii.
Drugim obszarem przyspieszonego rozwoju jest biologia molekularna i inżynieria genetyczna, które umożliwiają naukowcom badanie naturalnych procesów biologicznych i ingerowanie w nie na poziomie komórkowym i jądrowym.
Model drukowanego ludzkiego serca przedstawiony przez naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie przyciągnął uwagę na całym świecie. Tutaj skrzyżowały się dwie osie rozwoju. Badanie rozwiewa wiele wątpliwości co do możliwości drukowania narządów ludzkich w przyszłości. Aby w to uwierzyć, trzeba kilkakrotnie powiedzieć: naukowcy stworzyli ludzkie serce z ludzkich komórek (duma jest również spowodowana tym, że mówimy o izraelskich naukowcach).
Nowy rozdział otworzył się na wiele sposobów, ale to dopiero początek. Istnieje wiele przeszkód do pokonania przed przeszczepieniem niezamkniętych narządów wykonanych z ich własnych komórek do ludzi. Ale badanie pokazuje również, jak mogą nastąpić nieoczekiwane przełomy. Profesor Tal Dvir, który kierował badaniem, mówi, że przed nami jeszcze długa droga, ale osiągnięcie otwiera nowe horyzonty. To początek podróży, w której naukowcy rozumieją, co musi się wydarzyć, aby ludzie mogli otrzymać działające organy 3D.
Haaretz: Zdjęcia z procesu drukowania są niesamowite. Ale jaki jest stan tej przezroczystości serca i jak blisko jesteśmy, aby zobaczyć, jak to się stanie?
Na etapie drukowania serca umieszczane są w bioreaktorze - swego rodzaju pojemniku wypełnionym substancjami odżywczymi dla komórek (pożywka hodowlana) - który może monitorować to, co się dzieje i stworzyć optymalne warunki dla „dojrzewania” serc, tworząc pojedynczy, bijący narząd. „Czeka nas proces prób i błędów. Chcemy sprawdzić, czy wszystkie elementy pasują do siebie, aby serce pulsowało prawidłowo. Nie spodziewamy się chwilowego sukcesu. Ale to się stanie”- mówi Dvir.
Co dzieje się, gdy serce osiągnie dojrzałość i zacznie normalnie funkcjonować? Naukowcy mają nadzieję przeszczepić pierwsze wydrukowane serce zwierzęciu - królikowi lub szczurowi - w ciągu roku, ale co z ludźmi?
Film promocyjny:
- Naukowcom nadal trudno jest ustalić ramy czasowe. Ogólnie rzecz biorąc, ich celem jest zapewnienie, że w ciągu dziesięciu lat w szpitalach pojawią się niezbędne drukarki do tworzenia trójwymiarowych ludzkich tkanek lub tak złożonych narządów, jak serce.
Jak ważne jest to osiągnięcie w dziedzinie drukowania narządów ludzkich?
- Bardzo duży. Związek między drukowaniem 3D a biologią i drukowaniem narządów ludzkich jest stosunkowo nowy. W tym kontekście drukarki są używane do tworzenia implantów kostnych, takich jak tytanowa kość udowa; tkanki wykonane w całości lub częściowo z naturalnych materiałów, takich jak szpik kostny (tkanka „pasywna”) lub naczynia krwionośne. Teraz po raz pierwszy udało się wydrukować prawdziwy ludzki organ o wielu cechach biologicznych.
Jakie są ograniczenia takiego nowego serca?
- Nadal nie jest doskonały, jego zdolność do funkcjonowania nie została jeszcze udowodniona. Fakt, że składa się z dwóch typów komórek - mięśni i krwi - jest ważnym osiągnięciem, ale w sercu są też inne komórki. Naukowcy są technicznie w stanie stworzyć te i inne komórki macierzyste, tak jak zrobili to do wyprodukowania komórek, których potrzebujemy. Oto, co planują zrobić dalej.
Jakie jest ograniczenie drukowania ludzkiego serca odpowiedniej wielkości, które będzie gotowe do przeszczepu?
- Na różnych etapach procesu istnieje kilka ograniczeń, ale one nad tym pracują. Po pierwsze, do stworzenia ludzkiego serca normalnej wielkości potrzebna jest ogromna liczba komórek. Wymaga to miliardów komórek i istnieje nauka zajmująca się ich rozmnażaniem. W tym miejscu dochodzimy do znaczenia przyspieszenia wzrostu komórek. Po drugie, drukarki. Teraz poziom drukarek nie jest zły, ale nadal nie mają wystarczającej rozbudowy. Ten obszar również będzie się rozwijał. Gdy taka infrastruktura będzie już na miejscu, będzie można stworzyć wszystkie potrzebne komórki i wydrukować serce bliskie rzeczywistemu.
Czy da się kiedyś stworzyć silniejsze, „ulepszone” serce?
- Teraz pracujemy nad wydrukowaniem serca, które będzie jak najbardziej przypominać prawdziwe.
Co to oznacza w kontekście prasy innych organów?
- Z jednej strony możliwość wydrukowania serca dowodzi, że w zasadzie jest to możliwe. Dokładniej, każdy organ ma swoje własne cechy. Nie jestem pewien, czy postęp w druku serca koniecznie doprowadzi do przełomu w tworzeniu narządów, takich jak nerki, wątroba czy trzustka.
Jakie inne zastosowania ma ta technologia?
„Wygląda na to, że w najbliższych latach tworzenie tkanin drukowanych zyska szersze zastosowanie, co zmieni oblicze medycyny. Technologię można wykorzystać do tworzenia lub leczenia narządów, od serca po ciężkie oparzenia. Jak dotąd naukowcy pracujący równolegle przetestowali fragment tkanki serca na świniach.
Ido Efrati