Ze souhrnu zprávy by se zdálo, že už si můžeme svůj jaterní kotel propít a že felčaři nám ho pak pomocí náhradních dílů z tiskárny zalátají. Oslavy ale zatím bude dobré ještě odložit. Tlouštka náhradních jater je pouhých 500 mikronů. A k tomu se těmto „mikro orgánům“ nedaří zajišťovat potřebné funkce delší dobu. O nějaké náhradě jater nemůže být ani řeč. Dokonce se s těmito plátky jako se záplatami na poškozená játra ani nepočítá.
K čemu to tedy je?
Tištěné sendviče mají zatím sloužit jen ke zkoušení nových léků, které se na nemocná játra připravují. Jejich testy zatím probíhaly na pokusných zvířatech, nebo na tkáňových kulturách. Téměř polovina nadějných substancí co těmito testy projdou, ale v klinice pak selžou. Tištěné pláty „mikrojater“ by těmto zklamáním měly zabránit. S jejich pomocí dostanou novou forsáž i testy nežádoucích účinků léků určených pro jiné účely, než na játra.
Ještě záslužnější než testování jedů je posun v cestě za vidinou tisku skutečných náhrad lidských orgánů. Technologie je stále ještě v plenkách, ale na příkladu jaterních buněk je nyní vidět, jak se tato doba blíží. Výzkumníkům se už podařilo znásilnit buňky odebrané ze skutečných jater a ty za pomoci kmenových buněk již vytvořily tkáň, která je té skutečné hodně podobná. Donedávna jsme to uměli jen v jedné vrstvě na dně kultivační nádoby. V laboratoři Organovo již zvládli vrstvit buňky do „dvaceti poschoďových sendvičů“. V těchto kompaktních konglomerátech se buňky začínají konečně cítit „jako doma“a dochází u nich k dělbě práce, tvoří proteiny i enzymy, stejně jako to dělají ve skutečných játrech. Natištěná „mikro-játra“ již zvládají produkci albuminu, cholesterolu a cytochrom P450.
Zvláště ta poslední ze jmenovaných látek je zajímavá. Někdy se uvádí pod názvem CYP. Původně se myslelo, že jde o buněčné barvivo s atomy železa. Pak se ukázalo, že to je enzym. Nakonec z toho je celá halda enzymů (sto forem a řídí je 57 genů). Mají v náplni práce rozkládat a neutralizovat některé léky a drogy (Ibuprofen, kodein,...), metabolizují ale i steroidy, mastné kyseliny,...). Tyto detoxikační i s výživou spojené funkce si jaterní tištěné plátky plní po dobu pěti a více dnů. Samozřejmě, že to je až nehorázně málo. U tiskáren tkání se ale již pracuje na zlepšení „barevnosti“ jejich tisku.
Podobně, jako u profesionálních inkoustových tiskáren se umělecký dojem z konečného díla vylepšuje větším počtem kazet s takzvanými přechodovými barvami, u tkáňových tisků je tomu obdobně. U těch se rozšiřuje spektrum náplní o další typy buněk. Třeba ty, které jsou vyškoleny na životní dráhu hladkoslvalových pracantů či na endotelové specialistky.
Takto „barevný“ tisk by již byl schopen ke stávajícím jaterním buňkám dovést trubičky schopné přivádět a odvádět krev. Hladovění nasázených jaterních buněk, odkázaných nyní jen na pouhý průsak živin - proto ta krátká životnost počítaná ve dnech, by se rázem změnilo v hodokvas s patřičně veselejším postojem hepatocytů k životu.
Tisk funkční cévy si již v Missouri vyzkoušeli. Bylo to v roce 2008 a prototypová tiskárna měla tři hlavy. Jednu k aplikaci buněk původem ze srdečního svalu, druhá zajišťovala nástřik buňek endotelu a třetí vrstvila „bio-papír“ z kolagenu, který sloužil buňkám jako lešení. Nevyrostly jim tehdy cévy lidské, nýbrž drůbeží. Jako modelový organismus zvolili totiž kuřata (kura domácího). Nynější tisk už nepoužívá techniku „listů“ z kolagenu ani z hydrogelu. V nejnovějších verzích tiskáren se buňky zapatlané lepivou substancí vrství přímo na sebe. Tištěný orgán je téměř ze sta procent tvořen buňkami. Takový způsob tisku „tělo na tělo“ se buňkám líbí. Lépe se jim spolu komunikuje a dolaďuje finální specializace. Jakoby také cítily větší odpovědnost za chování celku, neboť si harmonizují i své cykly.
To co zvládly buňky slepičí se těm našim příčilo. Až technikům z Herriot-Watt University a skotské Roslin Cellab se nedávno podařilo techniku tisku vylepšit, aby i „křehčím“ lidským kmenovým buňkám po průchodu strojem, zůstaly choutky na množení zachovány. Dosáhli toho až s pomocí fíglu s kombinací mikro-ventilů s proměnným průřezem nanášecí trysky. Momentální technika operuje s kapičkami o objemu dva nanolitry a v každé není více než pět buněk.
Tisk orgánů je poněkud choulostivější záležitost, než tisk střelných zbraní a brýlí, což zvládají v dětském pokojíku i teenageři. Limitujícím faktorem medicínských 3D tisků není technologie, ale kvalita „inkoustu“. Jde o to mít sady náplní se správně poučenými buňkami, které si nevymýšlejí a nehledají své vlastní průkopnické cesty. Pomocí chemických „strkanců“ je třeba buňkám před vlastním tiskem srozumitelně nalinkovat kdy a v co se mají transformovat. Jakmile jim takové instrukce dokážeme pomocí koupelí v lektvarech dostatečně důrazně „natlouct do jejich chromozomálních mozků“, bude už i s dnešním tiskařským vybavením modelace funkčních lidských orgánů hračkou. Už aby to bylo. Slušivá játra na míru, která nikde netlačí a jsou téměř na počkání, by ocenil nejeden cirhotik či motorkář.
Prameny: Organovo Holdings, Inc. press release
TEDMED
Pohled do dílen Organovo Holdings, Inc.
Vizionář a zakladatel Organovo Gabor Forgacs přednáší o Tiskařině v TEDMED
Gabor Forgacs v TEDMED připravuje a ochutnává mňamku z vytištěného masa.
Starší video s jiným typem tiskárny a ukázkou tvorby cévy.
Diskuze:
