V pondělí 2. září začíná Týden dárcovství orgánů, který má upozornit na význam dárcovství orgánů a oslavit nezištnost dárců. V současné době čeká ve Velké Británii na transplantaci orgánu více než 6 300 lidí a bohužel každý den zemřou přibližně tři čekající lidé. V rámci snahy o zvýšení počtu dárců a snížení počtu těchto úmrtí, kterým lze předcházet, přechází Anglie v roce 2020 na systém „opt-out“. Pokud nezaznamenají rozhodnutí, že nechtějí darovat, nebo nepatří do některé z vyloučených skupin, budou všichni dospělí v Anglii považováni za dárce orgánů.
Přestože tento přístup snad povede ke zkrácení doby, po kterou musí pacient čekat na vhodný orgán k transplantaci, neřeší další hlavní problém transplantací – odmítnutí. Imunitní systém příjemce transplantátu rozpozná dárcovské orgány jako „cizí“ a může je napadnout ve snaze vyloučit je z těla. Imunosupresivní léky mohou pomoci minimalizovat rozsah rejekce, ale ne vždy jsou dlouhodobě úspěšné a jejich použití s sebou nese vlastní nežádoucí účinky.
V ideálním světě by nebylo nutné spoléhat na dárcovské orgány. Každý, kdo by potřeboval transplantaci, by dostal personalizovaný orgán vytvořený v laboratoři z jeho vlastních buněk. To znamená žádné čekání na lidského dárce a minimální možnost odmítnutí. Ačkoli se to v současné době může zdát jako poněkud futuristická myšlenka, několik výzkumných skupin podniká první kroky k tomu, aby se to jednoho dne stalo skutečností.
3D technologie bioprintingu jsou základem mnoha z těchto projektů. Bioprinting vychází z principů 3D tisku a k tisku živých tkání vrstvu po vrstvě používá bioinks vyrobený z buněk. Do procesu je obvykle zapojena také nějaká forma scaffoldu, který buňky podporuje a chrání. Pečlivým řízením toho, které buňky jsou kam umístěny, může bioprinting umožnit výrobu složitých biologických struktur. V současné době probíhá řada projektů, jejichž cílem je využít tuto technologii k tisku funkčních lidských tkání, což je první krok k tisku celého orgánu.
Srdce
Vědci z Carnegie Mellon University nedávno prokázali schopnost vytisknout v plném měřítku součásti srdce, včetně kardiomyocytů, srdečních chlopní a komor. „Ukázali jsme, že můžeme vytisknout části srdce z buněk a kolagenu do skutečně funkčních částí, jako je srdeční chlopeň nebo malá bijící komora,“ vysvětlil v tiskové zprávě Adam Feinberg, profesor biomedicínského inženýrství a materiálové vědy a inženýrství.
Pomocí speciálně vyvinutého hydrogelu se vědcům podařilo překonat jednu z hlavních obtíží spojených s tiskem kolagenu – zabránit jeho deformaci. Kolagen je nejrozšířenějším proteinem v lidských tkáních, takže schopnost jeho efektivního bioprintu bude důležitá i při vytváření jiných orgánů než srdce.
„Je důležité si uvědomit, že nás čeká ještě mnoho let výzkumu,“ dodal Feinberg. „Ale i tak by nás mělo těšit, že děláme skutečný pokrok na cestě k inženýrství funkčních lidských tkání a orgánů, a tato práce je jedním z kroků na této cestě.“

Plíce

Hlavním problémem při vytváření plně funkčních tkání a orgánů je schopnost zajistit jim systém, který dokáže zajistit dostatečné zásobování krví a účinně odstraňovat odpadní produkty. Tým vědců z Riceovy univerzity nedávno navrhl bioprintovací technologii s otevřeným zdrojovým kódem – SLATE (Stero-lithography apparatus for tissue engineering) – která umožňuje vytvářet komplexní cévní systém.
Tým demonstroval schopnosti této technologie bioprintem vzduchových váčků napodobujících plíce, které umožňovaly pohyb kyslíku podobný výměně plynů probíhající v alveolárních vzduchových váčcích lidských plic. Tuto techniku lze použít i k bioprintování dalších tkání a struktur, například bikuspidálních chlopní v srdci.
„Přidáním multivaskulární a intravaskulární struktury zavádíme rozsáhlý soubor konstrukčních svobod pro inženýrství živých tkání,“ uvedl Jordan Miller, odborný asistent bioinženýrství na Riceově univerzitě, v tiskové zprávě s podrobnostmi o práci. „Nyní máme svobodu vytvářet mnoho složitých struktur, které se nacházejí v těle.“
Ledvina

V návaznosti na výzkum dokončený v roce 2016 tým z Wyssova institutu nedávno vytvořil 3-D vaskularizovaný model proximálního tubulu, který lépe napodobuje reabsorpční funkci lidské ledviny. V modelu jsou perfuzní tubuly a cévy vytištěny vedle sebe a jsou schopny spolu komunikovat. „Tato živá ledvinová zařízení zkonstruujeme během několika dní a mohou zůstat stabilní a funkční po několik měsíců,“ uvedl první autor Neil Lin v tiskové zprávě.
Práce je součástí iniciativy Wyss Institute’s 3D Organ Engineering Initiative, která sdružuje multidisciplinární výzkumníky s cílem vyvinout bioinženýrské tkáně a orgány vhodné k transplantaci.

Na biotisku součástí dalších orgánů, jako jsou játra, kůže a rohovka, pracují také samostatné skupiny.

Ačkoli tyto příklady poukazují na velký pokrok, kterého bylo dosaženo v možnosti přesného tisku funkčních tkání, bude pravděpodobně ještě nějakou dobu trvat, než bude možné bioprintovat celé orgány vhodné k transplantaci. Přechod od malých, relativně jednoduchých tkáňových struktur k velkým, komplexním kompletním orgánům bude vyžadovat další pokrok v oblastech, jako je integrace cévní sítě.
Pokud budou překonány technické překážky a bude možné úspěšně vytisknout plně funkční orgány, rozsáhlé testování bezpečnosti a regulační politika mohou rovněž prodloužit dobu, než budou moci pacienti obdržet bioprintovaný orgán. Ačkoli je bohužel nepravděpodobné, že by bioprinting pomohl pacientům, kteří v současné době potřebují transplantaci orgánu, mnozí jsou optimističtí, že nyní je otázkou kdy, a ne zda budou bioprintované tkáně a orgány dostupné a budou alternativní možností k dárcovství orgánů.

.