Zastosowanie druku przestrzennego do leczenia chorób wątroby
Choroby wątroby, które każdego roku są przyczyną dwóch milionów zgonów w skali całego świata, stanowią poważne wyzwanie dla służby zdrowia. Dobór metody leczenia zależy od rodzaju choroby – którą może być na przykład zapalenie lub marskość wątroby – a także od stopnia jej zaawansowania. „Leczenie można rozpocząć od zmiany trybu życia, w tym ograniczenia spożycia alkoholu lub zmiany diety”, wyjaśnia koordynator projektu ORGANTRANS Gilles Weder z CSEM w Szwajcarii. Jednak w przypadku późnych stadiów chorób wątroby jedynym rozwiązaniem bywa przeszczep. Obecnie na świecie udaje się wykonać jedynie 10% potrzebnych przeszczepów.
Od pozyskiwania komórek do inżynierii tkankowej
Finansowany przez UE projekt ORGANTRANS miał zaspokojenie tego zapotrzebowania na przeszrzepy dzięki platformie umożliwiającej drukowanie tkanki 3D. Platforma składa się z kilku kluczowych bloków technologicznych odpowiedzialnych za różne czynności, od pozyskiwania komórek po inżynierię tkankową. Po połączeniu bloki te mogą pozwolić naukowcom na hodowanie funkcjonalnej nowej tkanki. Tkanka ta byłaby następnie przeszczepiana do wątroby, co pozwoliłoby uniknąć transplantacji całego narządu. „Nasze rozwiązanie byłoby przeznaczone dla pacjentów z przewlekłą chorobą wątroby, ale posiadających resztki zdrowej tkanki, z której moglibyśmy wyodrębnić potrzebne nam komórki”, dodaje Weder. Pierwszy krok w tym procesie polegałby na identyfikacji i pobraniu zdrowych dorosłych komórek macierzystych z wątroby pacjenta. Komórki te są następnie hodowane w organoidach – zminiaturyzowanych i uproszczonych wersjach tkanki wątroby. Organoidy te – mające rozmiary rzędu kilkuset mikrometrów – są zbierane, a następnie sortowane pod względem jakości i żywotności. Biodruk trójwymiarowy, wykorzystujący techniki podobne do druku przestrzennego, umożliwia połączenie tych organoidów i biomateriałów w celu wytworzenia tkanek biologicznych. Ważnym ostatnim krokiem jest rozwój naczyń krwionośnych wokół wyhodowanej tkanki wątroby, aby mógł do niej docierać tlen i składniki odżywcze.
Wykonalność połączenia poszczególnych elementów składowych technologii
Zespół ORGANTRANS odniósł sukces w dwóch wymiarach. Po pierwsze, zademonstrował wykonalność połączenia poszczególnych elementów i procesów w celu stworzenia zdolnych do przeżycia przeszczepów wątroby. „Udało nam się połączyć te technologie i opracować konkretną procedurę”, mówi Weder. Teraz wymagane będą dalsze prace rozwojowe i testy kliniczne, aby to innowacyjne rozwiązanie mogło zostać zastosowane w warunkach klinicznych w leczeniu pacjentów ze schyłkową niewydolnością wątroby. Zanim będzie to możliwe, zespół opracował kilka z bloków w postaci samodzielnych produktów, które mogą znaleźć zastosowanie w innych powiązanych dziedzinach. Sortowanie organoidów można na przykład wykorzystać do testowania leków i modelowania chorób. Potencjał komercyjny ma także technologia biodruku. „Jeśli możemy wydrukować tkankę wątroby, to dlaczego nie drukować skóry”, zauważa Weder. Kilku partnerów projektu zamierza wprowadzić teraz te technologie na rynek.
Europejskie doświadczenie w zakresie inżynierii tkankowej
Projekt ORGANTRANS przyczynił się do rozwoju europejskiej wiedzy specjalistycznej w zakresie inżynierii tkankowej i w przyszłości uczynienia z przeszczepów tkanki wątroby realistycznej opcji leczenia. Aby wizja ta mogła stać się rzeczywistością, trzeba teraz przekuć badania laboratoryjne w komercyjne rozwiązania. Będzie to wymagało zaangażowania przemysłu farmaceutycznego i pozyskania środków na dalsze badania. „Ważną kwestią jest zwiększenie skali procedury”, wyjaśnia Weder. „W naszym projekcie udało nam się zbudować kostkę tkanki wątroby o boku jednego centymetra. Tymczasem wątroba jest dużym narządem, dlatego będziemy potrzebowali więcej materiałów i więcej organoidów, aby skutecznie przeszczepiać jej tkankę”. W związku z tym Weder z zespołem zamierzają w przyszłym roku złożyć wniosek w zakresie projektu dotyczącego biodruku żywych komórek na potrzeby medycyny regeneracyjnej.
Słowa kluczowe
ORGANTRANS, wątroba, choroba, druk przestrzenny, medycyna, organoid, komórki
