Jopa kolmen vuoden kuluttua maksansiirtoa odottavat potilaat voivat saada 3D-tulostetun, dollarin kokoisen palan maksakudosta, joka voi pidentää heidän elämäänsä.
San Diegossa toimiva biotulostusyritys Organovo on jo osoittanut, että sen 3D-tulostetut maksakudoslaastarit ovat jatkaneet toimintaansa, kun ne on istutettu hiiriin. Seuraava askel: ihmiset.
Kymmenvuotias yritys kehitti biotulostusprosessin, joka voidaan räätälöidä tuottamaan kudosta eri muodoissa, mukaan lukien ihmisen maksakudosta mikroskooppisessa mittakaavassa ja viimeisimpänä munuaiskudosta.
Organovon 3D-tulostettua kudosta on käytetty nopeuttamaan prekliinistä lääketestausta ja lääkkeiden löytämisprosessia. Perinteisessä testauksessa ja kehityksessä käytetään eläimiä tai pientä näytettä petrimaljaan sijoitetuista ihmissoluista, se voi maksaa keskimäärin 1,2 miljardia dollaria ja kestää kymmeniä vuosia. Kustannukset ovat korkeat osittain siksi, että 90 prosenttia lääkkeistä ei läpäise eläin- ja ihmiskliinisiä kokeita, joten tutkijoiden on palattava takaisin sananlaskun piirustuspöydän ääreen yhä uudelleen ja uudelleen, kunnes he onnistuvat.
Bioprinting-teknologia, joka otettiin ensimmäisen kerran kaupalliseen käyttöön vuoden 2014 lopulla, luo kudoksen useista eri solutyypeistä, jotta se jäljittelisi paremmin eläviä elimiä.
”Kun otat maksasoluja ja laitat ne petrimaljalle, niissä ei koskaan ole kaikkia ihmisen normaalin maksan biologian näkökohtia, koska ne on irrotettu normaalista kontekstistaan ja laitettu tuohon maljaan… ja maksasolut ovat paljon onnettomampia kuin useimmat solut tuossa ympäristössä”, sanoo Organovon toimitusjohtaja Keith Murphy.
Suurimpana kompastuskivenä kudoksen luomisessa on edelleen verisuonijärjestelmän valmistaminen, jota tarvitaan kudoksen syöttämiseen elämää ylläpitävään happeen ja ravinteisiin. Elävät solut saattavat kirjaimellisesti kuolla ennen kuin kudos pääsee pois tulostuspöydältä.
Organovon bioprinting-prosessi voidaan räätälöidä tuottamaan kudoksia eri muodoissa, mukaan lukien nämä tavallisiin monikuoppaisiin kudosviljelylevyihin sijoitetut mikromittakaavan ihmisen maksakudokset lääketestausta varten.
Organovon ExVive 3D-biopainettuja ihmisen maksa- ja munuaiskudoksia mainostetaan läpimurtona lääketurvallisuuden ja -kehityksen kannalta.
Biopainatustekniikka luo kudoksen ja erillisen kapillaaristen verisolujen verkoston, joka voi jäljitellä elämää antavan veren kuljetusta. Verisuonet koostuvat kolmesta eri solutyypistä, jotka on pinottu noin 20 kerroksen syvyyteen tai noin 500 mikronin paksuudelta. Ensin tulee kerros ihmisen fibroblasteja, sitten 250 mikronin kerros ihmisen sileitä verisuonten lihassoluja ja sitten ohut kerros ihmisen verisuonten endoteelisoluja.
Jos haluatte hieman perspektiiviä siihen, kuinka ohut tulostettu verisuonisto on, ajatelkaa, että tulostuspaperiarkki on 100 mikronia paksu. Organovon tulostama kudos on siis viiden päällekkäin pinotun paperiarkin paksuinen.
Organovon 3D-tulostettua kudosta käyttää jo 11 maailman 25:stä suurimmasta lääkeyrityksestä, kuten Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. ja japanilainen Astellas Pharma Inc..
Kumpikin Merck ja Astellas julkaisivat tässä kuussa Society of Toxicology -konferenssissa tietoja, jotka osoittavat, että 3D-tulostettu kudos on ylivoimainen verrattuna perinteisiin lääketestausmenetelmiin.
Yhtiön teknologia on nyt yleistymässä pienten, pääomasijoitusrahoitteisten lääkeyhtiöiden keskuudessa, jotka tyypillisesti työskentelevät vain yhden tai kahden lääkekehityshankkeen parissa kerrallaan.
Viime aikoina teknologia on myös osoittanut potentiaalia suurempien terapeuttisten kudosten ”tulostamiseen”, joita käytetään elinsiirtolääketieteessä.
”Työskentelemme nyt kohti kliinisiä kokeita maksalaastareilla, joita voidaan siirtää suoraan potilaille”, Murphy sanoi. ”Tällä rintamalla on vielä aikaista; kyse ei ole täydestä elimestä, johon uskomme voivamme päästä pidemmällä aikavälillä.”
”Sanoimme, miten voimme auttaa mahdollisimman monia ihmisiä lyhyessä ajassa. Koska pystymme valmistamaan maksakudosta maljassa, sanoimme, että valmistetaan jotakin samaa teknologiaa käyttäen, mutta tehdään siitä mahdollisimman suuri, jotta se voidaan istuttaa potilaisiin.”
Organovon valmistama maksa-”laastari” on noin dollarin setelin kokoinen ja paksuinen, ja se voidaan istuttaa potilaisiin, jotka odottavat maksansiirtoa.
”Se voi periaatteessa ottaa nämä potilaat mukaansa … ja kuljettaa heitä yhden tai kahden vuoden ajan parantaaksemme heidän maksan toimintaansa ja antaaksemme heille mahdollisuuden päästä elinsiirtoon asti”, Murphy sanoi. ”Se pitää heidät poissa sairaalasta, kun he odottavat elinsiirtoa.”
”Meillä on aktiivisia eläinkokeita meneillään, ja tavoitteenamme on saada se potilaiden käyttöön jo vuonna 2020”, hän lisäsi.
Hiirillä maksakudoslaastareiden on osoitettu alkavan kierrättää verta jo seitsemän päivän kuluttua siirrosta ja vähintään 28 päivän ajan istutuksen jälkeen.
Terapeuttisia maksalaastarisiirtoja käytetään todennäköisesti ensin akuuttia, kroonista maksan vajaatoimintaa sairastavilla potilailla ja lapsipotilailla, joilla tarve on suurin. Organovo aikoo jättää ”Investigational New Drug” -hakemuksen Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirastolle (FDA) terapeuttiselle maksakudokselleen.
Terapeuttisten maksansiirtojen kokonaismarkkinamahdollisuus on yli 3 miljardia dollaria Yhdysvalloissa, Organovon mukaan.
Organovo ei ole ainoa tutkimuslaitos, joka työskentelee ihmiskudoksen tulostamisen parissa implantteja ja lääkkeiden testausta varten.
Viime vuonna San Diegon yliopisto julkaisi raportin, jossa se osoitti, että se oli onnistunut tulostamaan sekä maksakudosta että verisuonijärjestelmää.
Maksalla on kriittinen rooli siinä, miten elimistö metaboloi lääkkeitä ja tuottaa keskeisiä valkuaisaineita — siksi tulostettuja maksan malleja kehitetään yhä useammin laboratoriossa alustoiksi lääkkeiden seulontaan.
MaRS Innovations loi yhteistyössä Toronton yliopiston kanssa PrintAlive Bioprinter -kirjoittimen, joka monistaa ihosoluja työntämällä tulostettua kudosta useiden kanavien läpi ohuen kudoskalvon luomiseksi.
Muut yritykset ovat onnistuneet tulostamaan ihoa potilaan omilla soluilla siirrostustarkoituksiin. Läpimurto tuossa tutkimuksessa on ollut kyky luoda verisuonia, jotka voivat ruokkia elävää kudosta.