Prije nešto više od godinu dana objavljeno je da NASA-ini astronauti u laboratorijima Međunarodne svemirske postaje (ISS) rade na uzgoju trodimenzionalnih bioloških kultura te da nedostatak gravitacije utječe na njihov razvoj. Te “trodimenzionalne biološke kulture” bili su zapravo organi koje su astronauti znanstvenici razvijali od ljudskih matičnih stanica donesenih sa Zemlje. Cilj je očit – nada da će se te matične stanice razviti u kost, hrskavicu ili neke druge organe
Kad bi se to postiglo, otvorila bi se vrata uzgoju organa koje bi se koristilo u transplantacijama. U ovom eksperimentu bestežinsko stanje služi kao alat, jer na Zemlji zbog postojanja gravitacije matične stanice ne mogu rasti slobodno, u tri dimenzije, odnosno mogu samo u jednom sloju. Laboratorij za bioproizvodnju na Međunarodnu svemirsku postaju stigao je početkom 2019. godine na SpaceXovoj kapsuli Dragon. To postrojenje zapravo je jedan nadograđeni 3D printer, kojim se tkivo razvija u obliku određenog organa ili kosti.
Stanična se kultura tim bioprinterom nanosi u kalupe u obliku nekog organa, a onda je se nastoji potaknuti na razvoj. Kada se u tome uspije, ostavlja se da “odleži”, odnosno da tkivo srasta što je više moguće do razine stvarnog tkiva. Mjesec dana promatrali su NASA-ini astronauti što se događa u prvim eksperimentima s ljudskim matičnim stanicama, odnosno dobiva li se doista nešto što bi barem približno nalikovalo tkivu stvarnog organa.
I uspjelo se u dovoljnoj mjeri. Stanice su se razmnožavale u predviđenom obliku. Kada je kalup maknut, zadržavale su zacrtanu strukturu, što bi, dakle, na Zemlji bilo teško moguće jer bi strukturu gravitacija vukla prema dnu tog “kalupa”. Za sada je riječ o tkivu dobivenom od srčanih stanica te meniska. A i to je samo jedan od pristupa koji se razvijaju na putu prema trenutku kada će se doista moći “uzgojiti” zamjenski ljudski organi, upravo kao što to rade neki organizmi koje poznajemo.
Primjerice, nekoliko biotehnoloških kompanija nastoji razviti postupak kojim se stanice mogu reprogramirati u matične te se na taj način mogu razviti u bilo koji dio ljudskog tijela. Za taj postupak 2012. godine Nobelovu nagradu dobili su John B. Gurdon i Shinya Yamanaka. Oni su otkrili proces u kojem se uz pravilan poticaj i nutrijente može postići da se reprogramirane stanice razviju u bilo koju ljudsku stanicu.
Tehnologija koju neke biotech kompanije isprobavaju podrazumijeva to da se te stanice uranjaju u hidrogel unutar kalupa, kako se nova struktura ne bi urušila, odnosno potonula zbog gravitacije. Do stvarnog tkiva dolazi se dobivanjem nekoliko slojeva koji se potom spajaju.
– Već smo uspjeli napraviti tkivo koje je uspješno transplantirano na životinjsku kožu. Počeli smo raditi i na laserski pomognutom 3D printanju kako bismo postigli stvaranje vrlo sitnih struktura, poput kapilara ili krvnih žila. Kada bismo uspjeli bioprintati na takvom nivou, bilo bi to od esencijalne važnosti, no pravi bi uspjeh bio transplantiranje tako dobivenog tkiva u ljude – rekla je Itedale Redwan iz Cellinka, čije riječi prenosi BBC. Redwan, međutim, kaže da bi moglo proći još 10-15 godina prije nego što u cijelosti funkcionalno tkivo nađe svoje mjesto u ljudskom tijelu.
Koncept je prisutan već nekoliko godina, naime, već se pisalo da su znanstvenici sa sveučilišta u Tel Avivu napravili minijaturno srce otisnuvši ga od stvarnog tkiva srca dobivenog od srčanog bolesnika s planom da se naprave “zakrpe” kojima bi se popravile srčane mane. Neke su ekipe znanstvenika otišle i korak dalje koristeći upravo matične stanice. Istraživači s Instituta Wake Forest za regenerativnu medicinu iz Winston-Salema u Sjevernoj Karolini uspjeli su u 3D printane mišiće ugraditi stanice živaca, što je uistinu golem korak naprijed prema obnovi kontrole nad mišićnim funkcijama u nekim budućim transplantacijama.
Iz svega je vidljivo da je dug put od matičnih stanica, preko tkiva do funkcionalnog organa. Za sada bi znanost bila i više nego zadovoljna kompromisnim rješenjem, a to je dobivanje organa koji bi se mogao koristiti za različita testiranja, primjerice srce s nekom manom.
Znatno bi to skratilo put do lijekova za neku od tih mana. Ništa od toga nije ni jeftino, jer samo postrojenje za bioproizvodnju stajalo je čak sedam milijuna dolara, a to je bez transporta na Međunarodnu svemirsku postaju, koji bi u slučaju stvarne primjene uključivao više “sirovine”, a onda i povratak tako dobivenih gotovih organa na Zemlju.