Szeptember 2-án, hétfőn kezdődik a szervadományozás hete, amely a szervadományozás fontosságának hangsúlyozására és a donorok önzetlenségének ünneplésére szolgál. Jelenleg több mint 6300 ember vár szervátültetésre az Egyesült Királyságban, és sajnos minden nap körülbelül három ember hal meg várakozás közben. A donorok számának növelésére és a megelőzhető halálesetek számának csökkentésére irányuló erőfeszítések részeként Anglia 2020-ban “opt out” rendszerre áll át. Hacsak nem rögzítették, hogy nem kívánnak donor lenni, vagy nem tartoznak a kizárt csoportok valamelyikébe, Angliában minden felnőtt ember szervdonornak minősül majd.
Míg ez a megközelítés remélhetőleg azt fogja csökkenteni, hogy a betegnek mennyi ideig kell várnia az átültetésre alkalmas szervre, nem foglalkozik a transzplantáció másik fő problémájával, a kilökődéssel. A transzplantált recipiensek immunrendszere “idegenként” ismeri fel a donorszerveket, és megtámadhatja azokat, hogy kiiktassa őket a szervezetből. Az immunszuppresszív gyógyszerek segíthetnek a kilökődés mértékének minimalizálásában, de hosszú távon nem mindig sikeresek, és alkalmazásuk saját mellékhatásokkal jár.
Egy ideális világban nem lenne szükség donorszervekre. Bárki, akinek transzplantációra lenne szüksége, személyre szabott szervet kapna, amelyet a saját sejtjeiből állítanak elő a laboratóriumban. Ez azt jelenti, hogy nem kellene emberi donorra várni, és minimális lenne a kilökődés esélye. Bár ez jelenleg meglehetősen futurisztikus elképzelésnek tűnhet, számos kutatócsoport megteszi az első lépéseket annak érdekében, hogy ez egy nap valósággá váljon.
A 3D bioprinting technológiák számos ilyen projekt középpontjában állnak. A 3D nyomtatás elveire építve a bioprinting sejtekből készült bioinket használ élő szövetek rétegenkénti nyomtatásához. A folyamatba általában valamilyen állványzatot is bevonnak, amely támogatja és védi a sejteket. Azáltal, hogy gondosan ellenőrzik, hogy mely sejtek hova kerülnek, a bioprintelés lehetővé teszi bonyolult biológiai struktúrák előállítását. Számos projekt van folyamatban annak érdekében, hogy ezt a technológiát funkcionális emberi szövetek nyomtatására használják fel, ami az első lépés egy teljes szerv nyomtatásához.
A szív
A Carnegie Mellon Egyetem tudósai nemrégiben bemutatták, hogy képesek teljes méretű szívkomponensek, köztük szívizomsejtek, szívbillentyűk és szívkamrák nyomtatására. “Amit megmutattunk, az az, hogy sejtekből és kollagénből ki tudjuk nyomtatni a szív darabjait olyan részekké, amelyek valóban működnek, mint például egy szívbillentyű vagy egy kis dobogó kamra” – magyarázta Adam Feinberg, a Biomedical Engineering és az Anyagtudomány és -technológia professzora egy sajtóközleményben.
Egy speciálisan kifejlesztett hidrogél segítségével a kutatóknak sikerült leküzdeniük a kollagén nyomtatásával kapcsolatos egyik fő nehézséget – megakadályozni, hogy deformálódjon. A kollagén a legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje az emberi szövetekben, így a hatékony bioprintelés képessége fontos lesz a szíven kívüli szervek létrehozásában is.
“Fontos megérteni, hogy még sok évnyi kutatás vár ránk” – tette hozzá Feinberg. “De attól még izgatottnak kell lennünk, hogy valódi előrelépést teszünk a funkcionális emberi szövetek és szervek megtervezése felé, és ez a cikk egy lépés ezen az úton.”

A tüdő

A teljesen működőképes szövetek és szervek létrehozásának egyik fő kihívása, hogy olyan rendszerrel tudjuk ellátni őket, amely képes megfelelő vérellátást biztosítani és hatékonyan eltávolítani a salakanyagokat. A Rice Egyetem tudóscsoportja nemrégiben egy nyílt forráskódú bioprintelési technológiát – SLATE (Stero-lithography apparatus for tissue engineering) – tervezett, amely lehetővé teszi az összetett érrendszer létrehozását.
A csapat a technológia képességeit a tüdőt utánzó légzsákok bioprintelésével demonstrálta, amelyek lehetővé tették az oxigén mozgását, hasonlóan az emberi tüdő alveoláris légzsákjaiban zajló gázcseréhez. A technika más szövetek és struktúrák, például a szív bicuspidális billentyűinek bioprintelésére is alkalmazható.
“A multivaszkuláris és intravaszkuláris struktúra hozzáadásával a tervezési szabadságok széles körét vezetjük be az élő szövetek tervezéséhez” – mondta Jordan Miller, a Rice Egyetem biomérnöki tanszékének adjunktusa a munkát részletező sajtóközleményben. “Mostantól számos, a szervezetben található bonyolult struktúra megépítésének szabadságát élvezhetjük.”
A vese

A 2016-ban végzett kutatások folytatásaként a Wyss Intézet egy csapata nemrégiben egy olyan 3-D vaszkularizált proximalis tubulus modellt hozott létre, amely teljesebben utánozza az emberi vese reabszorpciós funkcióját. A modellben az átjárható tubulusok és erek egymás mellé vannak nyomtatva, és képesek kommunikálni egymással. “Néhány nap alatt megépítjük ezeket az élő veseeszközöket, amelyek hónapokig stabilak és működőképesek maradhatnak” – mondta az első szerző, Neil Lin a sajtóközleményben.
A munka része a Wyss Intézet 3D Organ Engineering Initiative nevű kezdeményezésének, amely multidiszciplináris kutatókat hoz össze azzal a céllal, hogy biotechnológiával előállított, átültethető szöveteket és szerveket fejlesszenek ki.

Szintén különálló csoportok dolgoznak más szervek, például a máj, a bőr és a szaruhártya összetevőinek bioprintelésén.

Míg ezek a példák rávilágítanak arra, hogy milyen nagy előrelépések történtek a működő szövetek pontos nyomtatásának lehetősége terén, valószínűleg még eltart egy ideig, amíg teljes, átültetésre alkalmas szerveket lehet bioprintelni. A kis, viszonylag egyszerű szöveti struktúráktól a nagy, összetett, teljes szervekig való eljutáshoz további fejlődésre lesz szükség olyan területeken, mint például az érhálózat integrációja.
Amikor a technikai akadályokat leküzdöttük, és sikeresen lehet teljesen működőképes szerveket bioprintelni, a kiterjedt biztonsági vizsgálatok és a szabályozási irányelvek is meghosszabbíthatják az időt, amíg a betegek bioprintelt szervet kaphatnak. Bár a bioprintelés sajnos nem valószínű, hogy a jelenleg szervátültetésre szoruló betegeken segíthet, sokan optimisták, hogy most már csak az a kérdés, hogy mikor, és nem az, hogy lesznek-e bioprintelt szövetek és szervek elérhetőek, és a szervadományozás alternatíváját jelentik.