Kan vi göra nya organ?

Just nu mer än 120 000 människor i USA kräver en organtransplantation för att överleva, men det finns mycket färre donatorer – i januari, till exempel, gjordes endast 2 577 transplantationer. Det är därför som vissa forskare har undersökt möjligheten att använda 3D-utskrift eller relaterad teknik för att göra organ inom några dagar. Detta skulle inte bara minska klyftan mellan utbud och efterfrågan, utan det skulle kunna eliminera behovet av givare helt och hållet. Och om de byggs med hjälp av en patients egna celler kan utskrivbara organ också minska risken för transplantatavstötning.

Forskare är inte nära detta mål, men de tar steg i rätt riktning - som att skriva ut exakta modeller av organformer och bygga passager för blodflödet.

Bio-bläck

Forskning om tryckbara organ faller inom det bredare fältet bioprinting: tryckning av alla levande strukturer gjorda av celler. Den mest grundläggande nivån av organdesign börjar med mycket tunn, tryckt vävnad som kan användas för att skapa en ställning, en modell av ett organ som ännu inte kan fungera på egen hand utan är mer än bara en plastkopia. I deras tidiga dagar gjordes tryckta ställningar av ett syntetiskt material, och levande celler lades till senare. Men i början av 2000-talet hjälpte Anthony Atala, chef för Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, till att effektivisera denna process genom att utveckla en 3-D-skrivare som kunde deponera den gummiliknande, syntetiska modellen med vävnad som redan lagts på.

När forskningen om bioprinting går framåt är den stora utmaningen inte längre bara att skapa dessa organliknande strukturer utan snarare att hålla dem vid liv. Celler inkorporeras i biobläck som skrivs ut lager för lager för att skapa en sträng av levande vävnad. Det är samma idé bakom en bläckpatrons fram- och tillbakarörelse i en traditionell skrivare. Men endast celler tryckta på de yttersta lagren av vävnaden kan fritt komma åt syre och driva ut avfall – processer som är avgörande för cellöverlevnad. Celler på de innersta lagren kvävs och dör.

Lösningen är att skriva ut inte bara en ställning utan också en vävnads kärlsystem – ett system av allt mindre vägar som kan nå de innersta lagren av celler, leverera blod och syre och transportera bort avfall.

Inkrementella framsteg

2014 började Jennifer Lewis, professor i biologiskt inspirerad teknik vid Harvard University, framgångsrikt skriva ut kärl i sitt labb. Huvudfokus för Lewis forskning för närvarande är att använda 3-D-tryckt vävnad utrustad med blodkärl för att testa potentiella läkemedel för kemisk toxicitet i levande vävnad.

I hopp om att ta ytterligare ett steg mot att skriva ut ett fullt fungerande organ, arbetar Lewis med att skriva ut små delar av organ. Just nu designar hon nefroner, de små enheterna som utgör njuren: de tillåter organet att ta bort avfall från kroppen och filtrera blod, bland andra viktiga processer. Innan Lewis kan skriva ut en njure måste hon ta reda på hur man skriver ut ett enda nefron. Men det är i bästa fall fortfarande bara en miljondel av en njure, varnar hon. Det är den skala som det här fältet befinner sig i just nu.

Jag tror personligen att vid denna tidpunkt i historien är orgeltryck som ett månskott, säger Lewis. Vi borde köra mot det målet, ingen tvekan om det, men vi är långt borta. Vi är verkligen långt borta.

Takeaway:

Det kommer i bästa fall att dröja årtionden innan ett syntetiskt, tryckt organ kan transplanteras till en människa.

Har du en stor fråga? Skicka förslag till [email protected] .

Dölj