Nyomtassunk emberi szívet

Az amerikai Carnegie Mellon Egye­tem (Pennsylvania) kutatócsoportja a világ egyik vezető tudományos lapjában, a Science-ban arról számolt be, hogy új módszerükkel, 3D-s nyomtatóval szervek állíthatók elő. Eljárásuk elérhető közelségbe hozza akár a teljes méretű felnőtt emberi szív készítését.

Több millió embernek lenne szüksége új szervre Fotó: Kurucz Árpád

Bár már évekkel ezelőtt napvilágot láttak olyan hírek, amelyek szerint hamarosan szervek, szövetek is nyomtathatók, a valóságban ez még mindig várat magára. Ugyanakkor a rohamtempóban fejlődő bionyomtatás újabb és újabb eredményei a téma szakértőit is meghökkentik. Tavasszal jelentette be a müncheni Ludwig Maximilians Egyetem kutatócsoportja, hogy eljárásukkal átlátszóvá tehetők a szervek, például az agy és a vesék is. A módszerrel a kutatók az adott szerv teljes felépítését, a véredényeket és az egyes kis sejteket is láthatják. Ez azért bír jelentőséggel, mert eddig a háromdimenziós szervnyomtatáshoz nem volt ismert a részletes, sejti szintű struktúra. A csoport azt tervezi, hogy előbb hasnyálmirigyet, majd vesét nyomtat. Ezt követően megnézik, az állatok hogyan élnek ilyen bionyomtatott szervekkel, csak ezt követik a klinikai kísérletek.

Áprilisban a Tel-avivi Egyetem kutatói arról számoltak be, hogy emberi szövetek felhasználásával teljes – igaz, miniatűr – szívet hoztak létre háromdimenziós nyomtatással. A hírről akkor beszámoló MTI szerint ez volt az első alkalom, hogy bárki, bárhol sikeresen megtervezett és kinyomtatott egy szívet tele sejtekkel, véredényekkel és kamrákkal. A szervet egy beteg saját sejtjeiből alkották meg, hogy kizárják a kilökődés veszélyét. A nyomtatás mintegy három órán át tartott.

– Tíz éven belül a legjobb kórházakban világszerte működhetnek szervnyomtatók, az egész rutineljárás lesz – jósolt akkor Tal Dvir professzor.

Több millió embernek lenne szüksége új szervre
Fotó: Kurucz Árpád

A szívnyomatáshoz visz közelebb amerikai kutatók néhány nappal ezelőtti bejelentése. Az emberi testben minden egyes szervet, a szívet is, az extracelluláris mátrixnak (ECM) nevezett biológiai állvány tartja össze. Az ECM-fehérjék hálózata biztosítja a sejtek normál működéséhez szükséges környezetet. Mindeddig azonban nem sikerült ennek a komplex struktúrának a mesterséges megépítése.

– Sejtekből és kollagénből működőképes szívdarabokat, például szívbillentyűt nyomtattunk – mondja Adam Feinberg, a Carnegie Mellon Egyetem orvosbiológiai professzora. Miért fontos ez? Mert az Egyesült Államokban több mint négyezer beteg vár szívátültetésre, világszerte emberek millióinak lenne szüksége ugyanerre. Óriási tehát az igény mesterséges szervekre, amelyek hosszú távon kiegészítik vagy helyettesítik a beteg szerveket. Adam Feinberg erre a problémára igyekszik olyan megoldást találni biomérnöki úton konstruált szervekkel, amelyek a lehető legjobban utánozzák a természetes szervszerkezeteket. Az emberi szív MRI-adatainak felhasználásával az amerikai kutatók sikeresen reprodukálták a szív anatómiai szerkezetét – a 3D-s bionyomtatás során humán szívsejteket és kollagént használtak.

– A kollagén a 3D-s nyomtatás rendkívül fontos biológiai anyaga, mivel a test minden egyes szövetében megtalálható – magyarázza Andrew Hudson, a cikk társszerzője. A 3D-s nyomtatást azonban bonyolítja, hogy a kollagén nehezen kezelhető anyag. Az Adam Fein­berg laboratóriumában kifejlesztett FRESH 3D bionyomtatási módszerrel a kollagént rétegenként helyezték egymásra a különleges gélhordozó fürdőben. A hordozógél a folyamat végén könnyedén eltávolítható anélkül, hogy károsítanák a kollagénből és sejtekből készült szerkezetet. Ezzel a módszerrel nemcsak kollagén, hanem számos más lágy gél is bionyomtatható. A kutatók nyílt forráskódú terveket is kidolgoztak azért, hogy szinte bárki építhessen alacsony költségű, ám nagy teljesítményű 3D-s bioprintereket.