Vai mēs varētu izgatavot jaunus orgānus?

Šobrīd vairāk nekā 120 000 cilvēku Amerikas Savienotajās Valstīs, lai izdzīvotu, nepieciešama orgānu transplantācija, bet donoru ir daudz mazāk — piemēram, janvārī tika veiktas tikai 2577 transplantācijas. Tāpēc daži zinātnieki ir pētījuši iespēju izmantot 3-D drukāšanu vai saistītas tehnoloģijas, lai dažu dienu laikā izveidotu orgānus. Tas ne tikai samazinātu plaisu starp piedāvājumu un pieprasījumu, bet arī varētu pilnībā novērst vajadzību pēc donoriem. Un, ja tie ir veidoti, izmantojot pacienta paša šūnas, drukājami orgāni varētu arī samazināt transplantāta atgrūšanas risku.

Zinātnieki nav tuvu šim mērķim, taču viņi veic pasākumus pareizajā virzienā, piemēram, drukā precīzus orgānu formu modeļus un veido ejas asins plūsmai.

Bio-tintes

Drukājamo orgānu izpēte ietilpst plašākā biodrukas jomā: jebkuras dzīvas struktūras, kas izgatavota no šūnām, drukāšana. Visvienkāršākais orgānu dizaina līmenis sākas ar ļoti plāniem, apdrukātiem audiem, ko var izmantot, lai izveidotu sastatnes — tāda orgāna modeli, kas vēl nevar funkcionēt pats par sevi, bet ir vairāk nekā tikai plastmasas kopija. Pirmajos laikos drukātās sastatnes tika izgatavotas no sintētiska materiāla, un vēlāk tika pievienotas dzīvās šūnas. Taču 2000. gadu sākumā Entonijs Atala, Veikforestas Reģeneratīvās medicīnas institūta direktors, palīdzēja racionalizēt šo procesu, izstrādājot 3-D printeri, kas varētu nogulsnēt gumijas sintētisko modeli ar jau uzklātiem audiem.

Tā kā biodrukas pētījumi virzās uz priekšu, galvenais izaicinājums vairs nav tikai šo orgānu struktūru izveide, bet gan to uzturēšana. Šūnas tiek iestrādātas biotintēs, kas tiek drukātas slāni pa slānim, lai izveidotu dzīvo audu vālu. Tā ir tāda pati ideja par tintes kasetnes kustību uz priekšu un atpakaļ tradicionālajā printerī. Bet tikai šūnas, kas uzdrukātas uz audu attālākajiem slāņiem, var brīvi piekļūt skābeklim un izvadīt atkritumus - procesus, kas ir svarīgi šūnu izdzīvošanai. Šūnas uz iekšējiem slāņiem nosmok un mirst.

Risinājums ir izdrukāt ne tikai sastatnes, bet arī audu asinsvadu sistēmu — arvien mazāku ceļu sistēmu, kas var sasniegt visdziļākos šūnu slāņus, piegādājot asinis un skābekli un aizvedot atkritumus.

Pakāpenisks progress

2014. gadā Dženifera Lūisa, Hārvardas universitātes bioloģiski iedvesmotas inženierijas profesore, savā laboratorijā veiksmīgi sāka drukāt asinsvadus. Lūisa pētījuma galvenais uzsvars šobrīd ir uz 3-D drukātu audu izmantošanu, kas aprīkoti ar asinsvadiem, lai pārbaudītu iespējamās zāles attiecībā uz ķīmisko toksicitāti dzīvos audos.

Cerot spert vēl vienu soli ceļā uz pilnībā funkcionējošu orgānu drukāšanu, Lūiss strādā pie nelielu orgānu reģionu drukāšanas. Šobrīd viņa izstrādā nefronus, mazās vienības, kas veido nieres: tie ļauj orgānam izņemt atkritumus no ķermeņa un filtrēt asinis, kā arī citus svarīgus procesus. Lai Lūisa varētu izdrukāt nieri, viņai ir jāizdomā, kā izdrukāt vienu nefronu. Bet tā labākajā gadījumā joprojām ir tikai miljonā daļa no nieres, viņa brīdina. Tas ir mērogs, kādā šis lauks šobrīd atrodas.

Es personīgi uzskatu, ka šajā vēstures posmā ērģeļu apdruka ir kā mēness šāviens, saka Lūiss. Mums vajadzētu virzīties uz šo mērķi, par to nav šaubu, bet mēs esam tālu. Mēs esam patiešām tālu.

Līdzņemšanai:

Labākajā gadījumā paies gadu desmiti, pirms sintētisku, drukātu orgānu varēs pārstādīt cilvēkā.

Vai jums ir liels jautājums? Sūtiet ieteikumus uz [email protected].

paslēpties