Již za tři roky budou moci pacienti čekající na transplantaci jater dostat 3D tištěný kus jaterní tkáně o velikosti dolaru, který jim může prodloužit život.
Společnost Organovo se sídlem v San Diegu již prokázala, že její 3D tištěné záplaty jaterní tkáně fungují i po implantaci do myší. Další krok: lidské bytosti.
Deset let stará společnost vyvinula proces biotisku, který lze přizpůsobit k výrobě tkáně v různých formátech, včetně lidské jaterní tkáně v mikrorozměrech a nejnověji i ledvinové tkáně.
3D tištěná tkáň společnosti Organovo byla použita k urychlení procesu předklinického testování a objevování léčiv. Tradiční testování a vývoj využívají zvířata nebo malý vzorek lidských buněk umístěných v Petriho misce, mohou stát v průměru 1,2 miliardy dolarů a trvat desítky let. Náklady jsou vysoké zčásti proto, že 90 % léků neprojde klinickými testy na zvířatech a lidech, takže se výzkumníci musí znovu a znovu vracet k pověstnému rýsovacímu prknu, dokud neuspějí.
Technologie bioprintingu, která se poprvé dočkala komerčního využití koncem roku 2014, vytváří tkáň s více typy buněk, aby lépe napodobovala živé orgány.
„Když vezmete jaterní buňky a dáte je na Petriho misku, ty nikdy nemají všechny aspekty normální biologie lidských jater, protože jsou vytrženy z normálního kontextu a vloženy do této misky… a jaterní buňky jsou v tomto prostředí mnohem nešťastnější než většina buněk,“ řekl Keith Murphy, generální ředitel společnosti Organovo.
Hlavním kamenem úrazu při vytváření tkáně zůstává výroba cévního systému potřebného k jejímu zásobování životodárným kyslíkem a živinami. Živé buňky mohou doslova zemřít dříve, než se tkáň dostane ze stolu tiskárny.
Organovo lze přizpůsobit k výrobě tkání v různých formátech, včetně těchto mikrorozměrných tkání lidských jater obsažených ve standardních vícejamkových destičkách pro tkáňové kultury pro testování léčiv.
Bioprintové 3D tkáně lidských jater a ledvin ExVive společnosti Organovo jsou označovány za průlom v oblasti bezpečnosti a vývoje léčiv.
Bioprintová technologie vytváří tkáň a samostatnou síť kapilárních krevních buněk, které mohou napodobovat transport životodárné krve. Cévy se skládají ze tří různých typů buněk naskládaných do hloubky asi 20 vrstev nebo do tloušťky asi 500 mikronů. Nejprve následuje vrstva lidských fibroblastů, pak 250mikronová vrstva lidských hladkých svalových buněk cév a poté tenká vrstva lidských cévních endoteliálních buněk.
Pro představu, jak tenká je vytištěná céva, si uvědomte, že list papíru v tiskárně je silný 100 mikronů. Tkáň, kterou vytiskla společnost Organovo, má tedy tloušťku pěti listů papíru naskládaných na sebe.
Tkáň vytištěnou 3D tiskárnou společnosti Organovo již používá 11 z 25 největších farmaceutických společností na světě, například společnost Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. a japonská Astellas Pharma Inc.
Merck i Astellas tento měsíc na konferenci Společnosti toxikologů zveřejnily údaje, které ukazují, že 3D tištěná tkáň je lepší ve srovnání s tradičními metodami testování léčiv.
Technologie společnosti se nyní prosazuje mezi malými farmaceutickými společnostmi podporovanými rizikovým kapitálem, které obvykle pracují pouze na jednom nebo dvou projektech vývoje léčiv najednou.
Nejnověji technologie ukázala také potenciál pro „tisk“ větších terapeutických tkání používaných v transplantační medicíně.
„Nyní pracujeme na klinických testech s jaterními náplastmi pro přímý přenos pacientům,“ řekl Murphy. „Na této frontě je ještě brzy, není to plnohodnotný orgán, ke kterému se podle nás můžeme dostat v delším časovém horizontu.
„Řekli jsme si, jak můžeme pomoci co největšímu počtu lidí v co nejkratším časovém horizontu. Protože jsme schopni vyrobit tuto jaterní tkáň na misce, řekli jsme si, že vyrobíme něco stejnou technologií, ale tak, aby to bylo co největší a dalo se to vložit do pacientů.“
To, co Organovo vyrobilo, je jaterní „záplata“ o velikosti a tloušťce dolarové bankovky, kterou lze implantovat pacientům čekajícím na transplantaci jater.
„To, co to může udělat, je v podstatě vzít tyto pacienty… a nosit je po dobu jednoho nebo dvou let, aby se jim zlepšila funkce jater a umožnil se jim most k transplantaci,“ řekl Murphy. „Takže je to udrží mimo nemocnici, zatímco čekají na transplantaci.
„Probíhají aktivní testy na zvířatech a plánujeme, že to budeme mít u pacientů již v roce 2020,“ dodal.
U myší bylo prokázáno, že záplaty jaterní tkáně začínají cirkulovat v krvi již sedm dní po transplantaci a nejméně 28 dní po implantaci.
Terapeutické transplantace jaterních záplat budou pravděpodobně nejprve použity u pacientů s akutním, chronickým selháním jater a u dětských pacientů, kde je potřeba nejkritičtější. Společnost Organovo hodlá pro svou terapeutickou jaterní tkáň předložit americkému Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv žádost o „Investigational New Drug“.
Celkové tržní příležitosti pro terapeutické transplantáty jater přesahují v USA 3 miliardy dolarů,
Organovo není jediným výzkumným pracovištěm, které pracuje na tisku lidské tkáně pro implantáty a testování léčiv.
Loni zveřejnila univerzita v San Diegu zprávu, podle které se jí podařilo vytisknout jaterní tkáň i cévní systém.
Játra hrají klíčovou roli v tom, jak tělo metabolizuje léky a produkuje klíčové proteiny – proto se v laboratoři stále častěji vyvíjejí tištěné modely jater jako platformy pro testování léčiv.
MaRS Innovations ve spolupráci s Torontskou univerzitou vytvořila tiskárnu PrintAlive Bioprinter, která replikuje kožní buňky protlačením vytištěné tkáně několika kanály, čímž se vytvoří tenký film tkáně.
Dalším společnostem se podařilo vytisknout kůži pomocí vlastních buněk pacienta pro účely transplantace. Například společnost MaRS Innovations vytvořila ve spolupráci s Úřadem pro inovace a partnerství (IPO) Torontské univerzity zařízení PrintAlive Bioprinter, které tiskne kůži sjíždějící z miniaturního dopravního pásu.
A Wyssův institut pro biologicky inspirované inženýrství na Harvardově univerzitě vytvořil 3D tiskárnu, která dokáže položit čtyři různé typy buněk najednou. Průlomem v tomto výzkumu byla schopnost vytvářet krevní cévy, které mohou vyživovat živou tkáň.