Organy do przeszczepu z drukarki 3D

Można w ten sposób stworzyć biżuterię, kubek czy element silnika. W przyszłości – organy do przeszczepu - pisze Piotr Kościelniak.

Aktualizacja: 30.07.2014 09:51 Publikacja: 30.07.2014 09:09

Wydrukowane nosy dowodzą, jaki potencjał ma nowa technika w medycynie regeneracyjnej.

Wydrukowane nosy dowodzą, jaki potencjał ma nowa technika w medycynie regeneracyjnej.

Foto: Bloomberg via Getty Images

Za przygotowanie wyprodukowanej przez człowieka wątroby amerykańska fundacja oferuje nagrodę w wysokości miliona dolarów. Żeby konkurs wygrać, naukowcy muszą udowodnić, że laboratoryjne zwierzę wyposażone w sztuczny organ przeżyło co najmniej trzy miesiące. W kolejce czekają takie same nagrody – za serce, płuca i nerki.

Jedną z firm, które już zgłosiły się do konkursu organizowanego przez Methuselah Foundation, jest Organovo – kalifornijski start-up wykorzystujący do tworzenia tkanek technologię druku 3D. Z komórek pobranych podczas biopsji oraz z komórek macierzystych wytwarzany jest „atrament", który następnie natryskiwany jest na specjalnie przygotowane podłoże. Zasada działania biologicznej drukarki 3D jest prosta: warstwy materiału – w tym przypadku komórek – nakładane są jedna za drugą, tworząc gotowy do działania obiekt.

Nos od designera

Obecnie Organovo produkuje niewielkie skrawki tkanek. Na przykład „wątroba" to fragment wielkości kilku milimetrów. Druk zajmuje 45 minut, a komórki potrzebują kilku dni na rozrost i różnicowanie. Jak twierdzi firma, tkanka wykorzystywana głównie do testowania leków żyje około 40 dni.

– To wygląda jak budowanie z klocków Lego – mówi Keith Murphy z Organovo. – Trzeba wstawić odpowiednie komórki w odpowiednie miejsca. Nie można tak po prostu wymieszać ich z innymi.

W podobny sposób w 2013 r. naukowcy z jednego z chińskich uniwersytetów wyprodukowali nerkę na drukarce Regenovo.

Problem ze skomplikowanymi organami polega jednak na tym, że konieczne jest precyzyjne „mieszanie" różnych typów komórek – trzeba wytworzyć struktury odpowiedzialne za unerwienie i ukrwienie, a także – na przykład w przypadku wątroby – hepatocyty, czyli komórki miąższu.

Problem ten znika, gdy lekarze chcą wyprodukować nie żywą tkankę, lecz prostszy implant. Tu technologia druku trójwymiarowego stosowana jest już w normalnej praktyce klinicznej. Drukuje się zęby, fragmenty kości i chrząstki. Niedawno lekarze w Wielkiej Brytanii odtworzyli twarz okaleczonego pacjenta, produkując potrzebne elementy na specjalnej drukarce 3D. Najpierw wykonali trójwymiarowy skan czaszki, a następnie zaprojektowali od podstaw potrzebne części zamienne (pacjent miał pogruchotane kości twarzy po wypadku motocyklowym).

Technologię druku 3D amerykańscy naukowcy wykorzystali również, wytwarzając syntetyczną tchawicę dla dwuletniej pacjentki. Do budowy brakujących fragmentów organu posłużyły własne komórki macierzyste dziecka.

Bardziej widoczny przykład? Brytyjski Uniwersytet Shieffield i biuro projektowe Fripp Design proponują system produkcji protez wytwarzanych na drukarkach 3D. Uszy i nosy dla okaleczonych pacjentów powstają przy współpracy artystów, którzy odtwarzają nawet takie detale, jak blizny, pory skóry, o kształcie i barwie skóry nie wspominając.

Postęp jak każdy inny?

– To jeden z najbardziej atrakcyjnych obszarów medycyny. Ma potencjał – uważa dr Jorge Rakela ze słynnej Mayo Clinic. – Technika druku 3D pozwala zrobić coś, co jest bliższe prawdziwemu żywemu organizmowi, w którym funkcjonuje wiele warstw komórek. A przy dzisiejszej technologii, jeżeli nałożymy na siebie dwie czy trzy warstwy komórek, to ta na spodzie obumiera.

Według firmy Gartner, specjalizującej się w analizie nowych technologii, problemy związane z biologicznym drukiem 3D uda się rozwiązać najpóźniej w 2015 roku.

„Możliwości sprzętu do druku trójwymiarowego pozwolą na wytwarzanie ludzkich organów. Stanie się to znacznie szybciej, niż postępuje nasze rozumienie konsekwencji istnienia tej technologii" – twierdzi Pete Basiliere, jeden z autorów raportu Gartnera poświęconego skutkom wprowadzenia drukarek 3D. – „Oczywiście, wszystkie te inicjatywy wynikają z dobrych chęci, ale kilka pytań pozostaje. Co się stanie, jeżeli wyprodukowane zostaną organy ludzkie zawierające komórki zwierząt? Kto będzie kontrolował produkcję? Kto może zagwarantować ich jakość?".

Basiliere przewiduje, że już w przyszłym roku nastąpi eksplozja zainteresowania  technologiami medycznego druku 3D. A w 2016 roku należy się spodziewać inicjatyw ustawodawczych blokujących wykorzystanie tych technologii w medycynie. Tym bardziej że z powodu wysokiej ceny na luksus organów na zamówienie będą mogli sobie pozwolić tylko najbogatsi.

– To te same pytania, które zadawaliśmy sobie w przeszłości. Sprzeciw moralny budziły przeszczepy organów czy wykorzystanie komórek macierzystych – mówi sieci CNN Mike Titsch, redaktor naczelny „3D Printer World". – Ale w końcu ratowanie życia ludzi jest najważniejsze.

Za przygotowanie wyprodukowanej przez człowieka wątroby amerykańska fundacja oferuje nagrodę w wysokości miliona dolarów. Żeby konkurs wygrać, naukowcy muszą udowodnić, że laboratoryjne zwierzę wyposażone w sztuczny organ przeżyło co najmniej trzy miesiące. W kolejce czekają takie same nagrody – za serce, płuca i nerki.

Jedną z firm, które już zgłosiły się do konkursu organizowanego przez Methuselah Foundation, jest Organovo – kalifornijski start-up wykorzystujący do tworzenia tkanek technologię druku 3D. Z komórek pobranych podczas biopsji oraz z komórek macierzystych wytwarzany jest „atrament", który następnie natryskiwany jest na specjalnie przygotowane podłoże. Zasada działania biologicznej drukarki 3D jest prosta: warstwy materiału – w tym przypadku komórek – nakładane są jedna za drugą, tworząc gotowy do działania obiekt.

Pozostało 81% artykułu
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Północny biegun magnetyczny zmierza w kierunku Rosji. Wpływa na nawigację