Отпечатани органи за край на дългите опашки за трансплантации
Жена, която живее на бъбречна диализа, получава нов бъбрек, отгледан с помощта на нейните собствени клетки. Бащата, страдащ от възрастова слепота, започва да вижда отново. Войник с обширни изгаряния регенерира кожата.
С тази снимка започва историята за светия граал на регенеративната медицина. Крайната цел на тази област е да се разработят лечения, които възстановяват нормалната функция на засегнатите тъкани и органи. Напредъкът в 3D биопечата, процесът на създаване на функционална човешка тъкан слой по слой, обещава светло бъдеще за реципиентите на трансплантация.
Без значение какво, отглеждането на заместващи органи - особено критични органи като бъбреците, сърцето и белите дробове - е изключително трудна задача. Има много технически предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени, преди тези органи да могат да се произвеждат масово.
Освен тези пречки, няма гаранция, че ще има бърз преход от научни открития към медицинска практика, тъй като регулаторите старателно събират доказателства, че тези нови органи ще работят надеждно без значителен риск за пациентите. Но всички тези проблеми ще трябва да бъдат решени и играта си заслужава свещта.
Помислете за пример за такова бъдеще
Събуждате се с ужасно чувство на умора и лошо здраве. Разбирам, че това се случва често, но това е друг случай. След консултация вашият робот-лекар, подобрен с AI, заключава, че проблемът е в черния дроб. Ако не се лекувате, ще се разболеете и ще умрете.
Нуждаете се от чернодробна трансплантация. Но за разлика от днешните реалности, няма да се налага да се регистрирате за списък на чакащите за чернодробна трансплантация, в който търсенето на органи значително надвишавапредлагат и 22 души умират всеки ден, докато чакат органи. Такива опашки отдавна ги няма.
Вместо това от тялото ви ще бъдат взети клетки – стволови клетки, които имат уникалната сила да се превръщат във всякакъв вид клетка. Тези клетки ще бъдат изпратени в лабораторията, където ще бъдат убедени да се превърнат в различни видове клетки, които влизат в човешкия черен дроб. След това биопринтерът ще събира тези клетки слой по слой, създавайки нов черен дроб. Черният дроб ще узрее в инкубатор, който имитира тялото, докато стане готов за трансплантация.
Краен резултат? Ще получите напълно функционален и структурно подходящ черен дроб. Заместващият орган ще съдържа всички необходими системи за пренос на кислород и хранителни вещества, за да поддържа чернодробните клетки живи, както и правилния състав на чернодробните клетки в правилните пропорции. И което е важно, тъй като това са вашите клетки, имунната ви система няма да ги отхвърли.
Постигането на такъв резултат би било много готино. Въпреки напредъка в медицината и повишения интерес в областта на трансплантациите на органи, разликата между търсенето и предлагането на органи продължава да се разширява.
И въпреки че органите за печат не са толкова лесни за правене, има много причини за оптимизъм:
Областта на регенеративната медицина далеч не е нова. Институтът Уейк Форест успешно имплантира инженерни тъкани на пикочния мехур при хора преди 10 години.
Цените продължават да падат. През 2015 г. BioBots представиха BioBots 1, биопринтер на стойност 10 000 долара, който позволява на учените да тестват нови начини за конструиране на тъкани.
Изследванията се фокусират върху цялото тяло. Същият институт Wake Forest, например, работи върху лечения за 35 различни части на човешкото тяло.
3D отпечатаните тъкани и органи показват перспективи в лабораторията. 3DBiorinting Solutions отпечата и трансплантира работеща щитовидна жлеза на мишка. Organovo обяви, че последният му модел на човешка чернодробна тъкан живее и работи повече от 28 дни.
На фона на шума, технологията зад процеса на отглеждане на органи често се пренебрегва. Освен органите за печат, те все още трябва да бъдат дигитализирани.
Изградете модел - изградете живот
Без точен цифров модел на целевия орган биопринтерите не биха могли да направят нищо. Тази необходимост става все по-очевидна, когато се опитвате да отгледате голям, солиден орган с цялата му сложна архитектура, кръвоносни съдове, различни видове клетки и геометрични характеристики.
В разговор на TED през 2011 г. Антъни Атала, директор на Института за регенеративна медицина Уейк Форест, каза, че тези точни цифрови модели са необходими за изграждането на органи. Използвайки 3D скенер, инженерите се стремят внимателно да картографират анатомията на пациента, да съпоставят точно размерите и да подадат тези инструкции към печатащата глава, за да произведат изработена по поръчка, съвместима тъкан.
Тази година неговият екип разкри Интегрираната система за отпечатване на тъкани и органи (ITOP), която използва данни от клинични изображения, за да произвежда точно кости, хрущяли и мускули, когато е необходимо.
Оттогава някои от тези печатни конструкции са били имплантирани в животни, при което те са показали функционални показатели и дори са придобили система от нерви и кръвоносни съдове. И това са добри първи стъпки, но има още едно но. 3D принтерите трябва да станат по-достъпни и по-лесни за използване. За щастие се работи по това.
3D принтерите стават повсеместни. През последното десетилетие 3D принтеритестават все по-достъпни за обикновените потребители. Намирането на такъв принтер не е проблем. Те често се използват за 3D принтиране на части за автомобили, самолети и цели къщи.
Повечето учени и обикновени хора обаче нямат представа как да създават модели, които биха искали да отпечатат. Още по-малко хора знаят как да създават модели, които са полезни за изследвания, образование или медицинска практика. След като преодолеем тази бариера, ще се отървем от безкрайните опашки за трансплантации.