Mamy do czynienia z ekspertem, jakie perspektywy otwierają przed ludzkością technologie druku 3D na komórkach.
Po raz pierwszy izraelskim naukowcom udało się wydrukować serce z ludzkiej tkanki za pomocą drukarki 3D. Biolodzy z Uniwersytetu w Tel Awiwie pobrali komórki tłuszczowe od pacjenta, a następnie przekształcili je w komórki macierzyste i wydrukowali narząd ze wszystkimi komorami, komorami i naczyniami. Nie przeszczepią go osobie. Po pierwsze, silnik płomienia nie jest drukowany w pełnym rozmiarze, ale w miniaturowej skali - jest mniej więcej wielkości wiśni. Po drugie, serce jest zdolne do kurczenia się, ale nie „wie, jak” pompować krew. Drukowanie narządów z własnych komórek pacjenta to złote marzenie transplantologów. Po pierwsze, zniknie kolejka osób czekających na śmierć dawcy, aby uratować własne życie. Po drugie, nie będzie problemów z odrzuceniem dawcy narządów.
Aby uzyskać komentarz, zwróciliśmy się do Yousefa Khesuaniego, partnera zarządzającego w firmie 3D Bioprinting Solutions. Przypomnijmy, że naukowcy z tego rosyjskiego laboratorium jako pierwsi na świecie wydrukowali i przeszczepili trzustkę myszy laboratoryjnej.
„Naszywka” na sercu
Yusef Djordjevic, pomóż ocenić skalę tego wydarzenia: czy to naprawdę przełom naukowy?
- To dobry, wartościowy eksperyment. Izraelscy koledzy zastosowali technologię druku żel na żelu. Oznacza to, że nie drukowali na szalce Petriego, ale do specjalnego pojemnika, który zawierał pewien żel. To bardzo ciekawe podejście do tworzenia złożonego organu. Ale, jak możesz sobie wyobrazić, forma nie zawsze definiuje funkcję. Z punktu widzenia operacyjności narządu rodzi się wiele pytań, na które można odpowiedzieć tylko wtedy, gdy takie konstrukcje inżynierskie zostaną przeszczepione zwierzętom. I jeszcze jedno, media tego nie zauważają, ale artykuł dotyczy druku „łatek” na sercu.
Po raz pierwszy izraelskim naukowcom udało się wydrukować serce z ludzkiej tkanki za pomocą drukarki 3D. Zdjęcie: REUTERS.
Film promocyjny:
Co to jest?
- Powiedzmy, że jest uszkodzony obszar tkanki serca i należy go wymienić. Technologia łatania zakłada, że nie ma potrzeby ponownego drukowania całego organu jako całości. Dotknięty obszar jest usuwany, a na jego miejsce nakładana jest drukowana łatka, która jest wymagana do przywrócenia funkcji. Oznacza to, że możemy już mówić o praktycznym zastosowaniu tej pracy.
Droga od myszy do człowieka
Ale wydrukowałeś i przeszczepiłeś tarczycę myszy w 2015 roku. A z zewnątrz wydawało się, że wyhodowanie ludzkich narządów jest o rzut kamieniem. Jak długo zajmie przejście od myszy do ludzi?
- Jeszcze nie wydrukowaliśmy ludzkiej tarczycy z dokładnie jednego powodu: ponieważ nie mamy odpowiedniego materiału komórkowego. Co miałem na myśli? W eksperymentach na myszach użyliśmy komórek embrionalnych. Oczywiście nie możemy i nie chcemy wykorzystywać embrionów dla ludzi. A jeśli komórki tarczycy są izolowane od dorosłego pacjenta, wtedy rosną bardzo słabo - uzyskujemy wzrost o 5-7 procent. To absolutnie za mało! Ale jeśli mówimy o pewnych horyzontach czasowych, to spodziewamy się, że pierwsze biodrukarki do drukowania narządów w klinikach pojawią się w 2030 roku. I na razie poruszamy się zgodnie z tym harmonogramem. Ale musimy zrobić zastrzeżenie, kiedy mówimy o takich płaskich narządach, jak skóra i chrząstki.
„W zeszłym roku eksperymentowałeś z biodrukiem na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zadowolony z wyników?
- Brak grawitacji pozwala nam tworzyć bardziej złożone projekty geometryczne. Jesteśmy zadowoleni z wyników i chcemy w tym roku przeprowadzić więcej eksperymentów na pokładzie ISS.
Lekarstwo na kosmiczny szkorbut
Czy możesz opowiedzieć o najbardziej „pysznych” badaniach?
- Po pierwsze, chcemy powtórzyć eksperymenty z drukowaniem ludzkiej tkanki chrzęstnej i mysiego gruczołu tarczowego w stanie zerowej grawitacji na naszym biodruku. Po drugie, rozmawiamy o wspólnych eksperymentach z amerykańskimi i izraelskimi startupami w celu stworzenia sztucznego mięsa w kosmosie. Wyślą nam komórki mięśniowe, a my zbudujemy z nich trójwymiarowe konstrukcje. Podczas długodystansowych lotów kosmicznych astronauci nie przetrwają tylko na puszkach! Ponadto będziemy pracować nad stworzeniem trójwymiarowych struktur z bakterii, ponieważ szereg prac naukowych wykazało, że bakterie aktywnie tworzą biofilmy w warunkach mikrograwitacji i stają się oporne na antybiotyki w dość krótkim czasie.
Do czego służą te badania?
- Ludzkość jest u progu epoki, kiedy opuści swoją kolebkę i udaje się na inne planety. Loty załogowe na Marsa będą rzeczywistością przez najbliższe 10 lat. Ważne jest, abyśmy modelowali możliwe zachowanie bakterii podczas lotów na duże odległości, aby przewidywać potencjalne patologie. Uderzający przykład: ludzkość nie wiedziała o istnieniu takiej choroby jak szkorbut, dopóki długie podróże morskie nie rozpoczęły się w erze wielkich odkryć geograficznych. Istnieje możliwość, że podczas długodystansowych lotów kosmicznych załogi napotkają także nowe patologie i choroby.
Pierwsza osoba, która ma zostać przeszczepiona, to nie wydrukowane serce, ale tarczyca
Na świecie jest wiele laboratoriów zajmujących się biodrukiem, kto jest bliżej wyniku? A gdzie jesteśmy w tym wyścigu?
- Niemożliwe jest drukowanie wszystkich typów narządów; żadne laboratorium na świecie tego nie robi. Oczywiste jest, że ci, którzy zajmują się narządami płaskimi, są najbliżej badań klinicznych, czyli skóry i chrząstek. Nie pracujemy z komórkami skóry, prowadzimy takie eksperymenty z komórkami chrząstki, ale wiodące laboratoria w tych obszarach znajdują się w Japonii i USA. Ale pod względem przywracania funkcji na poziomie organizmów wyprzedzamy naszych kolegów. Tutaj możesz przytoczyć nasze doświadczenia z tarczycą, a także nowe technologie magnetyczno-akustyczne.
Czy wiesz, który z organów jako pierwszy zostanie wyhodowany i przeszczepiony ludziom?
- Moim zdaniem nie będzie to serce, ale niektóre narządy układu hormonalnego - tarczyca czy trzustka. To znaczy te narządy, które wytwarzają hormony. Po pierwsze dlatego, że prowadzi się na nich wiele badań pod kątem uzyskania odpowiedniego materiału komórkowego - to jeden z ważnych aspektów. Po drugie, narządy te mają dość prostą organizację wewnętrzną - nie ma złożonego systemu przewodów wydalniczych. Mamy nadzieję, że jako pierwsi na świecie wydrukujemy i przeszczepimy ludzki narząd.
YAROSLAV KOROBATOV