Így tanítanak nyomtatott szívet dobogni

Hatalmas tudományos siker és orvosi áttörés, hogy a Tel-avivi Egyetem kutatói 3 óra alatt sikeresen nyomtattak ki egy 3D-s szívet sejtekkel, vérerekkel és kamrákkal. Nadav Noor, a kutatócsoport egyik tagja lapunknak nyilatkozott arról, hogyan tanítják meg a szívet dobogni és milyen áttöréseket hozhat az eljárás a szívtranszplantációban.

A most kinyomtatott mesterséges, de emberi sejtekből álló szív akkora, mint egy nyúl szíve, de maga az eljárás forradalmasíthatja a szívelégtelenségek kezelését. Mennyivel jelentene nagyobb kihívást egy olyan szívet nyomtatni, ami már megegyezik az emberi szerv méreteivel?

A kutatásunk célja az volt, hogy bebizonyítsuk, képesek vagyunk megalkotni egy emberi sejtekből és véredényekből álló szervet. Elméletileg ugyanezt a technológiát használhatjuk majd arra is, hogy nagyobb dolgokat nyomtassunk, bár a mi laborunkban és nyomtatónkkal jelenleg ez még nem lehetséges. Ha elérjük, hogy a szív már megfelelően működjön, pumpáljon és potenciálisan használható legyen emberi szervként, akkor egy nagyobb nyomtatóval – ami ugyanazt az anyagot használja, amit mi is – már nyomtatható lesz emberi szív. Egyelőre csak az idő és a pénz szab határt a kutatásoknak. De fontos leszögezni, hogy az általunk nyomtatott szív még nem egy teljesen működő szerv. A kinyomtatott sejtek kapcsolatba tudnak lépni egymással, de még meg kell tanítani őket együttműködni. Most ezen dolgozunk. Nemrég rendeltünk egy bioreaktort. Ez lényegében olyan tartály, amely a létrehozott szervet folyadékkal és oxigénnel képes feltölteni. Ezzel tanítjuk a szívet arra, hogyan működjenek együtt a sejtek és pumpáljanak vért.

Miért döntöttek úgy, hogy épp egy szívet hoznak létre?

Mióta tudjuk, hogy a fejlett országokban a szívelégtelenség az első számú halálok, a laborunk főként ezzel a szervvel kapcsolatos kutatásokra és megoldásokra fókuszál. Úgy gondoltuk, hogy ha létre tudunk hozni valamit, ami hasonló, mint egy valódi szív, az egyfajta modell lehet a későbbi kutatásokhoz, és a távoli jövőben akár a transzplantációban is szerepet kaphat. Ettől természetesen még nagyon messze vagyunk.

Mennyi időbe telt megtervezni a nyomtatás teljes folyamatát?

Négy évvel ezelőtt kezdtük a projektet, de akkor még nem akartunk egy egész szívet nyomtatni, csak arra használtuk a gépet, hogy a páciens saját sejtjeiből szövetfoltokat nyomtassunk. Aztán jött az ötlet, hogy sokkal bonyolultabb szöveteket, például egy teljes szívet nyomtassunk. Készítettünk egy speciális gélt, ebben látható a kinyomtatott szerv is. Korábban már két másik csoport is fejlesztett ilyen típusú gélt, de ahhoz, hogy a mi kutatásunkhoz is alkalmas legyen, új formulára volt szükség, ami megfelelőbb a térbeli anyagokhoz. Persze a siker nem jött gyorsan. Kezdetben egy régebbi nyomtatót használtunk, és sokszor fulladt kudarcba a nyomtatás. Aztán megvásároltuk azt a svájci gépet, és ez már sokkal jobb eredményeket hozott. Ez a gép viszonylag új volt a piacon és 150 ezer euróba került. Ennek segítségével két évvel ezelőtt már a vér szállítására alkalmas, véredényekkel teli szövetfoltokat tudtunk nyomtatni, és a szívsejtek is ígéretes képet mutattak. Ekkor döntöttünk úgy, hogy valami nagyobb volumenű, izgalmasabb és érdekesebb kutatásba kezdünk. Arra kerestünk választ, hogyan alkothatunk 3D-s tárgyakat. Az elmúlt 2 évben több szívet is nyomtattunk, többször változtattunk a nyomtatási terven, a most bemutatott a legtökéletesebb.

A szív nyomtatásánál használt „tinta” lényegében az emberi zsírszövet, amit úgy programoztak át, hogy egy részük őssejtekké alakuljon. Az, hogy szövetet őssejtekké alakítanak, új technológia, vagy más területeken is használták már?

A technológiát már 2006-ban is alkalmazták, tehát ez nem újdonság, azonban a módszer nagyon bonyolult, drága, és akár hónapokba is telhet. Egyelőre az FDA (az Amerikai Egyesült Államok gyógyszereket és élelmiszereket vizsgáló szervezete) nem engedélyezte, hogy ezt a gyógyászatban is használják, hiszen több kérdés is felmerül vele kapcsolatban. Persze minden csak idő kérdése, nem hiszem, hogy messze lennénk attól, hogy ezt a klinikai gyakorlatban is használják, ne csak a kutatásoknál.

Elképzelhető, hogy a jövőben nemcsak szívet, hanem akár májat, vesét vagy más szerveket is nyomtathatunk majd a betegek számára?

Igen, természetesen. Kemény munkával néhány év múlva eljuthatunk idáig, de a mi laborunk egyelőre csak a szívre koncentrál. De ugyanazt a technológiát, mint amit mi használunk, lehet alkalmazni más szerveknél is.

Ha eljutunk odáig, hogy emberi szívet nyomtassunk, mennyibe fog kerülni egy ilyen szerv?

Úgy vélem, maga a speciális gél, amibe nyomtatjuk a szervet, nem lesz annyira drága, de a különböző sejtek előállítása már jóval költségesebb dolog. Kezdetben biztosan nagyon drága lesz ez az eljárás. Egy napon ez a módszer megváltoztathatja a szívelégtelenségek kezelését, de jelenleg a fő kezelési módszer a szervátültetés. Mégis, el tudom képzelni, hogy egyszer 3D-nyomtatókat használnak majd a kórházak. A pácienseknek azonban egyelőre türelmesnek kell lenniük.

A sikerük és a kutatásuk komoly visszhangot kapott, nem csak tudományos berkeken belül. Számítottak ekkora érdeklődésre?

Komoly verseny van ezen a területen, több kutatócsoport is dolgozik a saját publikációján a témában, éppen ezért igen nagy volt a nyomás, szerettünk volna elsők lenni. Ez sikerült, bár most inkább úgy érzem, hogy ez csak egy lépcsőfok, és még nagyon hosszú út áll előttünk. Mindenesetre nagyon meglepődtünk azon, hogy milyen ámulatba ejtette a kutatásunk a világot. Az Egyesült Államokból és Európából is kaptam gratulációkat, nem számítottam ilyen komoly visszhangra, de nagyon örültünk neki.

Az emberi szervek nyomtatásával kapcsolatban etikai és morális kérdések is felmerülhetnek. Mit gondol, hogyan kell ezt a folyamatot szabályozni?

Nincs jó válaszom erre a kérdésre, de úgy gondolom, hogy jelenleg inkább az egészségügyi ellátás javítására kell koncentrálnunk.