Bioniczna rewolucja czy ewolucja?

Patronat "Rzeczpospolitej"

Przypomnijmy czym jest bioniczna trzustka i dlaczego jest tak bardzo potrzebna?

Bioniczna trzustka to wydrukowany w technologii biodruku 3D, w pełni funkcjonalny narząd stworzony z komórek pacjenta, który w przyszłości pozwoli na wyleczenie cukrzycy. Narząd ten będzie się składał z wysp trzustkowych - komórek produkujących insulinę i glukagon, komórek śródbłonka - czyli tych które wyścielają naczynia oraz spoiwa, które będzie łączyło te wszystkie elementy. Przeszczepienie bionicznej trzustki ma przede wszystkim zapobiec rozwojowi dalszych powikłań u pacjentów, dlatego w pierwszej kolejności przeznaczony będzie dla pacjentów z cukrzycą typu I, których stosowanie insulinoterapii nie uchroniło przed rozwojem groźnych dla życia powikłań. Obecnie jedyną metodą na doprowadzenie do całkowitego wyleczenia jest przeszczep trzustki lub przeszczep wysp trzustkowych. Są to metody trudne i niepozbawione licznych minusów, jak ryzyko powikłań chirurgicznych po przeszczepieniu, brak narządów do przeszczepu czy też przewlekła immunosupresja.

Czy to oznacza, że przeszczepienie bionicznego narządu, nie będzie wymagało stosowania długotrwałej immunosupresji?

Problem stosowania immunosupresji nie został jeszcze do końca rozwiązany. Planujemy, aby docelowo wyspy trzustkowe powstały z komórek macierzystych pacjenta. W pierwszej kolejności pobierzemy od pacjenta krew, aby wyizolować komórki, z których wyhodujemy komórki śródbłonka, następnie pobierzemy biopsję tkanek pacjenta, z której wyhodujemy komórki macierzyste, z których następnie wytworzymy wyspy produkujące insulinę i glukagon. Z tych składników będziemy mogli wydrukować bioniczny narząd wraz z układem naczyniowym, który wszczepimy pacjentowi. Dzięki temu narząd będzie „szyty na miarę", czyli stworzony właśnie dla niego. Wtedy stosowanie przewlekłej immunosupresji nie będzie konieczne. Tak zaawansowany narząd to jeszcze kilka lat pracy, początkowo u pacjentów będziemy korzystali z mniej skomplikowanych rozwiązań związanych z wyspami trzustkowymi i to może wymagać stosowania immunosupresji.

Na jakim etapie są badania nad bioniczna trzustką, 2 lata po stworzeniu prototypu narządu?

W połowie 2020 roku zakończyliśmy fazę badań na małych zwierzętach, a w chwili obecnej kończymy fazę badań na dużych zwierzętach. Wyniki badań przedklinicznych in vivo potwierdziły skuteczność terapii - nasze wydrukowane płatki produkują insulinę po wszczepieniu do organizmu. W ciągu ostatnich dwóch lat pracowaliśmy również nad poprawą funkcjonalności bionicznego narządu, jakością wydruku i nad jego kształtem. Rozwiązaliśmy też bardzo istotną kwestię jaką jest bezpieczne „podłączenie" biotrzustki do pacjenta i zapewnienie przepływu krwi pod ciśnieniem. Opracowaliśmy i zgłosiliśmy do opatentowania nowatorską technologię zespolenia naczyń przez nas wytworzonych (część składowa bionicznej trzustki) z naczyniami pacjenta. Wiemy, że podłączenia są skuteczne, a terapia jest bezpieczna. Pod wpływem wysokiego ciśnienia tętniczego, krew płynie, narząd produkuje insulinę i glukagon, utrzymuje swoją swoistość i integralność, tzn. kształt narządu nie ulega zmianie, nie dochodzi do zmian morfologicznych. Skonstruowaliśmy również nową wersję bioreaktora – urządzenia, w którym umieszczana jest bioniczna trzustka zaraz po wydrukowaniu.

W zeszłym roku zgłosiliśmy projekt badania klinicznego do programu Horyzont 2020, który uzyskał bardzo dobrą ocenę „Seal of Excelence" i mamy nadzieję, że w najbliższym czasie uda nam się uzyskać dofinansowanie na tę część badań. Prowadzimy także proces proceduralny (kwestie formalne), żeby uzyskać odpowiedź na pytanie czym jest bioniczna trzustka i jak ją w przyszłości zakwalifikować. Europejska Agencja Leków przygotowała klasyfikację dla bionicznej trzustki, dzięki zdobytej wiedzy mogliśmy lepiej przygotować plany kliniczne.

Jeżeli uda nam się pomyślnie przejść przez wszystkie kwestie natury merytorycznej w prowadzeniu projektu jak i te formalno-prawne związane z klasyfikacją projektu klinicznego, to w 2023 roku będziemy gotowi do rozpoczęcia fazy badań klinicznych tzn. do wszczepienia bionicznej trzustki pacjentowi.

Jakie projekty obecnie realizuje zespół naukowy Fundacji?

Oczywiście cały czas kontynuujemy badania nad 3D bioniczną trzustką, współpraca z naszymi partenarmi - Politechniką Warszawską, Instytutem Nenckiego i Warszawskim Uniwersytetem Medycznym pomaga przedsięwzięcie. Realizacja tak złożonego i wymagającego projektu sprawiła, że obecnie prowadzimy kilka projektów uzupełniających. Zaczęliśmy drukować bionarządy na potrzeby testów przedklinicznych do oceny poszukiwania nowych cząsteczek leków czy oceny ich skuteczności, zarówno tych działających bezpośrednio na trzustkę w leczeniu cukrzycy, jak i tych działających na śródbłonek naczyniowy. Zespół naukowy Fundacji Badań i Rozwoju Nauki i nasi partnerzy – instytucje naukowe, z którymi współpracujemy zgodnie uważamy, że najważniejszym celem jest dobro pacjentów i dla nich pracujemy. Dwa lata temu udało nam się nawiązać współpracę z zespołem profesora Jakuba Rybki z UAM w Poznaniu, który zajmuje się biodrukiem części stawowych, głównie łąkotki. Sam proces biodrukowania jest bardzo podobny i korzystamy ze swoich doświadczeń, stąd nasza obecność w konsorcjum naukowym powołanym do realizacji projektu opracowania biotuszy do biodrukarki 3D finansowanego przez NCBiR w ramach programu „Nowoczesne technologie materiałowe" TECHMATSTRATEG, w skład którego wchodzą: Fundacja Badań i Rozwoju Nauki, Centrum Zaawansowanych Technologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, Warszawski Uniwersytet Medyczny i Polbionica sp. z o.o. W biotuszach chodzi o to, aby wytworzyć odpowiednie sztuczne środowisko dla komórek, które tworzą narządy. W naszym przypadku mówimy o tkance miąższowej trzustki, a w przypadku łąkotki i części stawowych mówimy o części chrzęstnej stawów. Mamy podobny model drukowania, ale parametry tego drukowania już są inne: inne do drukowania narządu miąższowego, inne w sytuacji kiedy drukujemy elementy chrzęstne. Inna musi być wytrzymałość, twardość, elastyczność.

Wspólnie z Instytutem Chemii Fizycznej PAN realizujemy projekt wytworzenia, przy wykorzystaniu technologii mikroprzepływów, sztucznych wysp trzustkowych. Strategia badania opiera się na technologii mikrokapsułkowania i ponownej agregacji zdysocjowanych komórek trzustki, głównie komórek ? i ?, w funkcjonalną postać wyspy trzustkowej.

W ramach konkursu NCBiR Szybka Ścieżka współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020, razem z Sygnis New Technologies sp.z o.o. tworzymy innowacyjną w skali światowej, biodrukarkę 3D dostosowaną do badań klinicznych, dzięki której możliwy będzie wydruk bionicznych narządów gotowych do transplantacji.

Czy w najbliższym czasie czeka nas 3D bioniczna rewolucja w medycynie?

Wolę określenie ewolucja niż rewolucja. Ewolucja to proces długotrwały i to określenie bardziej mi pasuje. Może pojawić się bardzo dużo problemów związanych z biodrukowaniem narządów, które utrudnią aplikację kliniczną rozwiązań związanych z biodrukiem. Czy biodruk zrewolucjonizuje medycynę? Ciężko w tym momencie jednoznacznie odpowiedzieć na tak postawione pytanie. Obecnie rozwój technologii i materiałów do biodruku 3D jest jedną z najprężniej rozwijających się gałęzi medycyny, szczególnie zaś medycyny regeneracyjnej i farmakologii. Naukowcy na całym świecie pracują nad wykorzystaniem biodruku 3D w medycynie spersonalizowanej czyli indywidualnym doborze terapii leczniczej dla pacjenta oraz nad wytworzeniem modeli tkankowych, na których firmy farmaceutyczne będą prowadziły badania fazy przedklinicznej, które w chwili obecnej są realizowane na modelach zwierzęcych. Takie rozwiązanie w sposób istotny ograniczy ilość zwierząt wykorzystywanych do badań, a z czasem może zastąpić je całkowicie. Możliwość drukowania bionarządów w technologii 3D jest szansą na rozwiązanie wielu problemów współczesnej medycyny, a przede wszystkim transplantologii. Biodruk 3D wykorzystywany jest przy wytwarzaniu implantów ubytków kostnych, ale coraz częściej zastosowanie znajduje podczas prac związanych z budową funkcjonalnych narządów takich, jak: trzustka, płuca, wątroba, serce czy skóra. Inżynieria tkankowa jest także intensywnie wykorzystywana w biotechnologicznych badaniach podstawowych przy tworzeniu modeli chorobowych nowotworów oraz modeli do badań przesiewowych związków do produkcji leków. Dzisiejsza technologia biodruku daje możliwość wytworzenia sztucznego środowiska imitującego to, co dzieje się w ludzkim organizmie. Biodruk tkanki skórnej, części chrzęstno-kostnych, rogówki, czy też naszej bionicznej trzustki są o krok od wprowadzenia do praktyki klinicznej. Na inne narządy trzeba będzie jeszcze poczekać.

„Bioniczna rewolucja" to bardzo dobry tytuł dla II aukcji charytatywnej i wystawy plenerowej. Wystawę artystycznych zdjęć mikroskopowych, które dokumentują prace naukowców podczas tworzenia prototypu 3D bionicznej trzustki, można obejrzeć do końca maja 2021 roku w Galerii Plenerowej Muzeum Łazienki Królewskie, u zbiegu ul. Agrykola i Al. Chińskiej. Wstęp na wystawę jest bezpłatny. Prezentowane na wystawie obrazy będą przedmiotem II aukcji charytatywnej pod tym samym tytułem, z której dochód zostanie przeznaczony na fazę kliniczną badań nad bioniczną trzustką i budowę Europejskiego Centrum Biotechnologii Medycznej. Multidyscyplinarne Centrum połączy kilka obszarów: biotechnologię, bioinżynierię, diagnostykę medyczną, medycynę spersonalizowaną oraz leczenie z wykorzystaniem komórek macierzystych. Naszą misją jest wprowadzenie drukowania 3D bionicznej trzustki do praktyki klinicznej na całym świecie. Chcemy stworzyć unikalne, na skalę światową, miejsce, gdzie zrealizujemy wszystkie fazy badań naukowych. Od pierwszych testów laboratoryjnych, aż do praktycznego zastosowania terapii u pacjentów. Aby tego dokonać i pozyskać fundusze na budowę Centrum, Fundacja Badań i Rozwoju Nauki po raz kolejny organizuje aukcję charytatywną, podczas której będzie można wylicytować niezwykłe, unikatowe fotografie spod mikroskopu. Aukcja charytatywna „Bioniczna rewolucja", odbędzie się 27 maja 2021 r. o godz. 19.30, on-line, na platformie aukcyjnej Onebid.pl

Zapraszam serdecznie do wzięcia udziału w aukcji i do obejrzenia wystawy.