211service.com
Spinnande reservdelar
Tunna benvita trådar av mänskligt cellulärt material går i spiral runt spindeln på en maskin som flätar ihop dem till ett stadigt rep. Det låter makabert, men inspirationen till materialet, gjort av San Francisco-baserad Cytograft Tissue Engineering , är hälsa, inte skräck: de biologiska trådarna skulle kunna användas för att väva blodkärlsfläckar och transplantat som en patients kropp lätt skulle acceptera för sårreparation. Processen är snabbare och kan vara mer kostnadseffektiv än andra metoder för att producera biologiska vävnadsersättningar.
Mycket av dagens vävnadsteknik beror på biologiskt nedbrytbara men syntetiska byggnadsställningar för celler som kommer att återuppbygga en bit av organ eller vävnad. Vanligtvis förstörs byggnadsställningarna så småningom av kroppen. Cytografts vävda vävnader verkar dock finnas kvar i kroppen och blir befolkade med celler. För länge sedan bestämde vi oss för att vi skulle göra starka vävnader utan några byggnadsställningar, säger Nicolas L’Heureux, Cytografts medgrundare och chief scientific officer. När du väl får in det i kroppen ser din kropp det inte som främmande.
Företaget utvecklade idén om mänsklig textil från tidigare arbeten med hjälp av ark av biologiskt material för att rekonstruera blodkärl. I grund och botten odlar forskare mänskliga hudceller i en odlingsflaska under förhållanden som uppmuntrar cellerna att lägga ner ett ark av vad som kallas extracellulär matris - ett strukturmaterial som produceras av djurceller som utgör vår bindväv. Cytograft kan skörda dessa ark från odlingsflaskorna och sedan rulla dem till rör som blir ersättningsblodkärl. Blodkärl som produceras på detta sätt testas fortfarande - men de har fungerat bra, utan tecken på avstötning, hos ett fåtal patienter i Europa och Sydamerika.
Rullningsprocessen är dock dyr och tidskrävande, delvis eftersom celler måste användas för att smälta ihop röret så att det är tillräckligt robust för transplantation. Att skära upp arken i tunna band som kan rullas till trådar gör det möjligt att använda automatiserade väv- och flätmaskiner för att skapa tredimensionella strukturer som inte kräver sammansmältning.
Cytografts teknik bygger på en lång historia av medicinska textilier, som vanligtvis tillverkas med syntetiska fibrer som polyester. Att skapa textilier är en uråldrig och kraftfull teknik, och att kombinera det med biomaterial är spännande eftersom det har så mycket mer mångsidighet än arkmetoden, säger Christopher Breuer , en kirurg, vetenskapsman och vävnadsingenjör vid Yale School of Medicine. Föreställningen om att göra blodkärl eller mer komplexa former som hjärtklaffar, eller fläckar för hjärtat, är mycket lättare att göra med fibrer, säger han. Om du kan göra fibrer av vilken längd som helst, så finns det ingen gräns för storleken eller formen du kan göra.
Biologiska flätor: En maskin flätar samman 48 trådar av mänskligt extracellulärt material.
Cytograft har länge fokuserat på att bygga ersättningsblodkärl för personer som behöver dialys, vilket renar blodet från patienter med njursvikt. Denna behandling är allvarligt skadlig för venen (vanligtvis i underarmen) genom vilken patientens blod överförs.
Cytograft testar ännu inte sina vävda blodkärl hos patienter, men det har närmat sig behoven hos dialyspatienter hos hundar med kärltransplantat implanterade i deras ben. Det prekliniska hundarbetet har visat att transplantaten är resistenta mot punkteringsskador och att mycket lite blod läcker från väven, säger L’Heureux.
Cytografts implantat förblir intakta efter månader, vilket tyder på att kroppen accepterar transplantaten och inte försöker bryta ner dem. Andra material görs om mycket aggressivt, säger L'Heureux. Med vår vävnad är det så ofarligt att kroppen inte ser någon fara.
Det beror delvis på att Cytografts implantat inte innehåller några celler. Även om företagets tidigare implantat var gjorda av extracellulär matris producerad från en patients egna celler, kan dess forskare nu skörda materialet från celler som inte är relaterade till personen som tar emot transplantatet och ta bort donatorcellerna helt. Vi behöver inte cellerna, säger L’Heureux. Cellerna kan komma från patienterna efter implantation.
Utan några främmande celler för att varna en patients immunsystem, skulle företaget kunna producera blodkärl i förväg för användning hos vilken patient som helst. Sådana ersättningsfartyg skulle vara billigare och mer lättillgängliga än vad som finns tillgängligt idag. En av Cytografts största fördelar kommer att vara tillgänglig från hyllan, säger Breuer.
Företaget arbetar också med en teknik där de cellproducerade arken bearbetas till partiklar istället för trådar. De biologiska bitarna kan sedan formas ihop, säger L’Heureux, vilket ger vävnadsingenjörer två fördelar. Att gjuta ihop partiklarna lämnar ett komplext nätverk av kanaler bakom sig - exakt vad vävnadsingenjörer behöver för att till slut producera något som en lever, bukspottkörtel eller njure. Med det mesta av annan teknik finns det ingen garanti för att kanalerna kommer att bibehållas, säger L’Heureux. Partiklarna kan också injiceras, säger han, vilket kan ge volym till vävnader för kosmetiska eller rekonstruktionsändamål.