Što ako bi liječnici mogli ispisati bubreg iz pacijentovih stanica bez potrebe za pronalaženjem odgovarajućeg donorskog organa i brige da će ga tijelo pacijenta odbaciti?
Uz pomoć 3D bioprinta, to bi se moglo ostvariti već za jedno desetljeće, kaže profesorica Jennifer Lewis s Harvardskog instituta Weiss za bioinženjering. Bioprintanje organa je korištenje tehnologije 3D printanja za sastavljanje više tipova stanica, faktora rasta i biomaterijala sloj po sloj kako bi se stvorili umjetni organi koji savršeno oponašaju prirodne organe, prema studiji. Ova regenerativna medicina je u fazi istraživanja i razvoja, a pokretačka snaga iza nje su "prave ljudske potrebe".
Dočajno čekanje
Oko milijun ljudi u svijetu treba bubrege. Dospijevaju u krajnji stadij zatajenja bubrega i moraju se podvrgnuti dijalizi. Dijaliza predstavlja veliki teret za tijelo, a sa svakom godinom rizik od smrti pacijenata značajno raste. Stoga je želja da se uhvatimo u koštac s velikim izazovom 3D ispisa organa stvarno velika.
Magična tinta
Kako bi pokrenuli proces bioprintanja organa, liječnici obično počinju s pacijentovim vlastitim stanicama. Izvode biopsiju organa malom iglom, ili izvode minimalno invazivnu operaciju, kako bi uklonili mali komad tkiva "manji od pola poštanske marke". Upotrebom ovog uklonjenog tkiva stanice se mogu rastaviti i uzgajati in vitro.
Uzgoj se odvija u sterilnim inkubatorima ili bioreaktorima, posudama od nehrđajućeg čelika pod tlakom koje pomažu stanicama da dobiju dovoljno hranjivih tvari. Doktori ih hrane hranjivim tvarima (medijima) svaka 24 sata jer stanice imaju vlastiti metabolizam. Različiti tipovi stanica zahtijevaju različite hranjive tvari. Zatim ga pomiješamo s gelom koji je poput ljepila. Svaki organ u vašem tijelu sastavljen je od stanica i ljepila koje ih drži zajedno.
Ljepilo je nadimak za bio-tintu, ispisnu mješavinu živih stanica, molekula bogatih vodom zvanih hidrogelovi, medija za kulturu i faktora rasta koji pomažu stanicama da nastave proliferirati i diferencirati se. Hidrogel oponaša izvanstanični matriks tijela—sadrži tvari poput proteina, kolagena i hijaluronske kiseline.
Često korišteni biomaterijali moraju biti netoksični, biorazgradivi i biokompatibilni kako bi se izbjegli štetni imunološki odgovori. Kolagen i želatina dva su najčešće korištena biomaterijala pri bioprintanju tkiva ili organa.
Svjedočite trenutku čuda
Liječnici stavljaju svaku bio-tintu -- vrstu tinte ovisno o tome koliko vrsta stanica žele ispisati -- u ispisni uložak, "istiskujući bio-tintu kroz ispisnu glavu i mlaznicu, stvarajući materijal sloj po sloj."
Nakon što se bioprintirani organ implantira u pacijenta, on će se prirodno degradirati tijekom vremena, ljepilo će se otopiti, a stanica će osjetiti da se 'most' ruši; stanica će osjetiti da joj temelj više nije čvrst. Dakle, stanice će napraviti vlastite mostove i napraviti vlastita ljepila u vašem tijelu.