Biološkim 3D tiskom gradi se tkivo uzgojeno iz vlastitih stanica

Od prosinca 2009. tvrtka Organovo iz San Diega po cijeni od 200.000 dolara prodaje 3D bioprintere, računalne uređaje koji, po načelima običnih tintnih pisača, printaju stvarna ljudska tkiva. I to ne bilo kakva, nego ona koja kirurzi posve pouzdano mogu usaditi pacijentima koji čekaju transplantaciju, a bez terapije (i straha) da bi tijelo usađeno tkivo odbacilo. Radi se o tome da printer Organova gradi organe uzgojene od tkiva samog primatelja!

Umjetni organi proizvedeni nekom tehnologijom u znanstvenofantastičnoj književnosti prvi put spominje tek 1964. Philip K. Dick u romanu Cantata 140. Do prije dvije godine to je još bila znanstvena fantastika, ali se neka tkiva, poput kože, uzgajaju laboratorijski.

Tvrtku Organovo osnovao je američki biološki fizičar Gabor Forgacs. Tvrtku je morao osnovati jer je svoj rad na izumu morao izvući iz laboratorija na Sveučilištu Missouri-Columbia, gdje i danas predaje biofiziku. Proučavao je fizikalne mehanizme koji djeluju u počecima razvoja embrija, a kada je ta je znanja počeo primjenjivati na matične stanice, univerzalne zametke bilo kojega tkiva, njegovo znanje fizike dovelo je do toga da stvori laboratorijski stroj. Australska je tvrtka Invetech iz Melbournea preuzela inženjerski zadatak da laboratorijski model razvije u komercijalni proizvod koji Organovo prodaje.

U tekućini bioreaktora...

Za stroj koji nagovještava da bi se uskoro mogli početi ukidati popisi bolesnika koji čekaju na presađivanje organa cijena od 200.000 dolara je - smiješna.

Kako radi printer?

– Jednostavno, kao svaki drugi kapljični printer – rekao je Discovery kanalu dr. Forgacs.

Stanice uzete iz masnoga tkiva ili koštane srži samoga bolesnika uzgajaju se nekoliko dana u hranidbenoj tekućini bioreaktora. Računa li se na kompleksnije organe, pacijent može vrlo rano dati svoje matične stanice na čuvanje u tekućem dušiku. Mješavina za njihov uzgoj slična je onoj kakvu stanice očekuju u prirodnom okolišu. Za sada se najuspješnije proizvode vene, ali tkiva jetre, bubrega, ili oštećenog srčanog mišića, ne bi smjela biti veći problem. Sastav uzgojne tekućine također “poručuje” stanicama koje se pojedinačno razmnožavaju u koji će se tip tkiva one razviti. Na kraju se stanice centrifugom izdvoje iz hranidbene tekućine i spreme u spremnike printera. Gabor Forgacs naziva ih biotintom. U svakoj je kapi 20-30 tisuća stanica.

– One odlično podnose prolaz kroz brizgaljke bioprintera – naglašava Forgacs.

Podloga od hidrogela je “papir” na koji se stanice brizgaju u početnom obliku. Hidrogel i brizgaljke zapravo daju temeljni oblik budućem organu.

– Ne možemo kontrolirati svaku pojedinost procesa, ali se pokazuje da to i nije nužno. Kada stvorimo osnovne uvjete, djeluje priroda. U biološki je materijal ugrađena sposobnost da se samoorganizira – Forgacs objašnjava za laika kritičnu fazu koja u stvarnosti više ne ovisi o ljudskom djelovanju.

Među stanice - hidrogel

Preko svakog novog sloja hidrogela dodaje se novi sloj stanica. One se u svakom sloju međusobno prepoznaju, povezuju, rastu. Kada se printaju vene u kritičnoj se fazi među stanice koje se povezuju ubrizgava hidrogel da im dade kružni oblik, na širinu krvne žile koja se želi postići. Stanice na kraju kroz hidrogel prepoznaju srodno tkivo “kat iznad i kat ispod”, kako kaže Forgacs, te srastaju u žilu koja se bolesniku može usaditi.

Prva sljedeća tkiva bit će srčani mišići i jetra.