Jolán, Vid
13 °C
27 °C

Űrben nyomtatott szervekben a transzplantáció jövője

iss061e091427
2021.06.10. 15:02
Megoldódni látszik a krónikus betegségben szenvedő, szervátültetésre váró emberek legnagyobb szívfájdalma. Hiába van hiány az átültetésre alkalmas szervekből, egyes kutatók szerint a megoldást az űrben kell keresni: élő szövetek 3D-nyomtatásával oldhatják meg a problémát; ehhez azonban pár ezer kilométert kell utazni – felfelé.

Andrew Morgan olyan megrázó dolgokat látott már életében, amilyet még az ellenségének sem kíván az ember. Az amerikai hadsereg orvosaként fiatal, robbanásban súlyosan megsérült katonákat kezelt, látott leszakadt végtagokat és lyukas törzseket is. A sérültek lassú felépülését első kézből tapasztalta meg, a keserédes és elhúzódó élmény pedig gondolkodásra és cselekvésre ösztönözte a férfit: mi lenne, ha új szöveteket – sőt akár egész szerveket – egyetlen gombnyomásra ki lehetne nyomtatni, a sérült testrészeket pedig a megdöbbentő technika termékével helyettesíteni?

Mivel a NASA űrhajósaként (is) dolgozó Morgan szerint a sérült saját sejtjeiből készült szövetek átültetése rendkívül hasznos lenne, a férfi meglépte saját tervét. 272 napot töltött a Nemzetközi Űrállomáson, ahol szokatlan kísérleteket hajtott végre, majd 2020 áprilisában tért haza. Míg négyszáz kilométerrel a Föld felszíne felett keringett, Morgan 3D-s nyomtatóval és úgynevezett biotintával sejtről sejtre hozott létre élő szöveteket. 

Ez nem olyan, mintha az ember otthon kicserélné a nyomtatópatront. Beteszem a tintapatront, hagyom, hogy a tenyészet fejlődjön, majd elemzés céljából kiveszem a szövetkazettát

– mondja a BBC-nek adott interjúban Morgan az általa használt berendezésekről.

Morgan és űrhajóstársa, Christina Koch azonban nemcsak a bonyolult technika, hanem a fizika törvényei miatt utazott az űrbe. 

A 3D-ben nyomtatott szövetkultúrák a gravitáció jelenlétében a Földön egyszerűen összeomlanak, hiszen azoknak egy ideiglenes, szerves „állványra” van szükségük, hogy mindent a helyükön tartsanak, különösen, ha üregekről, például a szív kamráiról beszélünk. A mikrogravitációs környezetben nincsenek ilyen zavaró hatások, éppen ezért volt annyira értékes a kísérlet.

A Nemzetközi Űrállomás mikrogravitációs környezete ideális volt a Bio Fabrication Facility tesztelésére, amelyet az amerikai Techshot és nScrypt vállalatok fejlesztettek ki. Eleinte szívszerű tesztszöveteket nyomtattak, a technológia mögött álló csapat azonban reméli, hogy a berendezést továbbfejlesztik és -finomítják, így később teljes emberi szerveket nyomtathatnak az űrben.

Akármennyire is hihetetlennek tűnik, hasra esni azért nem kell a ténytől, hogy a tudomány elérkezett arra a pontra, amikor emberi szerveket nyomtat. Számos biotechnológiai vállalat dolgozik olyan projekteken, amellyel elérhető, hogy a beteg saját sejtjei új szöveteket állítsanak elő. A sejteket legtöbbször az egy évtizeddel ezelőtt kidolgozott, Nobel-díjas folyamatot követve programozzák át – őssejtekké fejlődnek, amelyek elméletileg az emberi test bármely részévé képesek alakulni. 

Itedale Redwan, a Cellink munkatársa elmondta, állatokba már sikeresen átültettek bőrszöveteket, a közelmúltban pedig olyan lézernyomtató-technikán dolgoztak, amely lehetővé teszi hajszálerek nyomtatását is. 

A probléma itt kezdődik

A szervek rendeltetésszerű előállítása már kemény dió, ugyanis a ritmikus szívműködés vagy a vese szűrőfunkciójának beállítása nem könnyű feladat. Redwan szerint 10-15 évbe is telhet, mire a nyomtatott, működő szöveteket és szerveket végre átültethetik az emberekbe. (A tudósok 2018-ban már bebizonyították, hogy lehetséges alapvető szövetek és kisebb szervek nyomtatása, amikor a Newcastle-i Egyetem csapata kinyomtatta az első emberi szaruhártyát, míg a Tel-Avivi Egyetem csoportja egy kicsinyített szívet készített egy szívbeteg ember szövetének nyomtatásával.)

Az egyszerűbb összetételű szívet azonban sokkal könnyebb megépíteni, mint az összetett szerveket, például a májat és a vesét,

hiszen az utóbbiak számos sejttípus keverékei, erek és idegek végeláthatatlan szálainak „foglyai”. Jennifer Lewis, a Harvard Egyetem professzora korábban kísérletezett szövetnyomtatással, de egyelőre ő maga is óvatosan tekint a leküzdendő akadályokra. Megállapította például, hogy a laboratóriumi szövet funkciója gyakran nem olyan érett, mint a való életben kialakult szövetek esetében. 

Van egy cég, úgy hívják, hogy BioLife4D. A nyomtatási technológiákat fejleszti és gyártja, továbbá vallja, hogy a szívbillentyűknek több millió dolláros piaca van, ezért a tudománynak meg kell tanulnia, hogyan lehet ezeket nyomtatni. 

Itedale Redwan hangsúlyozza, hogy a nyomtatott szervek lehetővé teszik a betegségek laboratóriumi modellezését, továbbá elősegítik a gyógyszerfejlesztést, ez pedig hozzájárulhat az állatkísérletek csökkentéséhez. Hosszabb távon, amikor már teljes méretű szervek is nyomtathatók, a kihívás a kereslet kielégítésében rejlik, hiszen napjainkban hatalmas hiány van a donorszervekből. 

Világszerte körülbelül egymillió ember vár vesetranszplantációra,

míg az Egészségügyi Világszervezet becslése szerint évente körülbelül 130 000 szervátültetésre, vagyis a kívánatos szám 13 százaléka esetében kerül sor. (Csak az Egyesült Államokban 107 000 beteg szerepel a transzplantációs várólistán.) A szervátültetettek életük hátralévő részében gyógyszereket szednek, nehogy a testük elutasítsa az idegen szerveket – ám ha egy új szervet a páciens saját sejtjeiből nyomtatnak ki, az jelentősen csökkenti az elutasítás kockázatát. 

És akkor az árról még nem is beszéltünk...

A szervhiány súlyosságával, na meg a potenciális haszonnal szembesülve hamar felértékelődik az űrbéli tenyésztés – igen ám, csakhogy az űrben semmit sem mérnek olcsón... A Nemzetközi Űrállomás létesítménye, a Bio Fabrication Facility közel hétmillió dollárba kerül, ehhez adódik hozzá a sejtek és más nyersanyagok feljuttatásának költsége, mielőtt a szerveket biztonságosan visszahoznák a Földre. 

A tudósoknak először arra kellene rájönniük, hogy lehet a nyomtatott szerv érrendszerét és idegvégződéseit működtetni. A Techshot vezető tudósa, Gene Boland azonban már a jövőben gondolkodik: lelki szemei előtt látja a világot – nagyságrendileg a 2030-as, 2040-es éveket –, amikor a létesítményeket már alacsony földi pályán hozzák létre, kihasználva a mikrogravitációs környezet előnyeit. 

Az emberi szervek kinyomtatása súlyos hatást gyakorol a társadalomra, nem utolsósorban az átlagos élettartam megnövekedésére. Annak ellenére, hogy a szervbeteg emberek élete megmenekül, szinte biztos, hogy meg is hosszabbodik. A nyugati emberek többsége valamilyen szív- és érrendszeri betegségben hal meg, a szív helyettesítése egy fiatalabb, egészségesebb szervre viszont évtizedekkel növelheti az élettartamot, amelynek – úgy tűnik – nem mindenki örül. 

Na és mi van akkor, ha mások azt kérik, cseréljék ki a normális méretű szívüket egy nagyobbra, hogy az erősebben, gyorsabban, hatékonyabban pumpáljon? Ha az evolúció még nem adott nekünk bónusz szívbillentyűt, akkor valószínűleg nem kellene beépíteni sem többet

– vallja a BioLife4D munkatársa. 

(Borítókép:  A NASA űrhajós és a 61. expedíció fedélzeti mérnöke, Andrew Morgan új mesterséges gravitációs generátort telepít egy inkubátorba, más néven Sejtbiológiai Kísérleti Létesítmény (CBEF), amely a japán Kibo laboratóriumi modulban található)