A májátültetésre váró betegek már három év múlva kaphatnak egy 3D nyomtatott, dollár méretű májszövetdarabot, amely meghosszabbíthatja az életüket.
A san diegói székhelyű Organovo bio-nyomtató cég már kimutatta, hogy 3D nyomtatott májszövet-tapaszai egerekbe ültetve továbbra is működtek. Következő lépés: az ember.
A 10 éves vállalat kifejlesztett egy olyan bioprintelési eljárást, amely különböző formátumú szövetek előállítására alkalmas, beleértve a mikroméretű emberi májszövetet és legutóbb a veseszövetet.
Az Organovo 3D nyomtatott szöveteit a preklinikai gyógyszerkísérletek és a gyógyszerkutatás felgyorsítására használják. A hagyományos tesztelés és fejlesztés állatokon vagy petri-csészébe helyezett emberi sejtek kis mintáját használja, átlagosan 1,2 milliárd dollárba kerülhet és tucatnyi évig tarthat. A költségek részben azért magasak, mert a gyógyszerek 90%-a nem megy át az állati és emberi klinikai vizsgálatokon, így a kutatóknak újra és újra vissza kell térniük a közmondásos rajzasztalhoz, amíg sikerrel járnak.
A bioprinting technológia, amely először 2014 végén került kereskedelmi forgalomba, több sejttípusból hozza létre a szövetet, hogy jobban utánozza az élő szerveket.
“Amikor májsejteket veszünk, és egy Petri-csészébe tesszük őket, azok soha nem rendelkeznek a normális emberi máj biológiájának minden aspektusával, mert a normális környezetükből kiragadva kerülnek abba a csészébe… és a májsejtek sokkal boldogtalanabbak, mint a legtöbb sejt ebben a környezetben” – mondta Keith Murphy, az Organovo vezérigazgatója.
A szövetek létrehozásának fő buktatója továbbra is az életfenntartó oxigénnel és tápanyagokkal való ellátáshoz szükséges érrendszer előállítása. Az élő sejtek szó szerint elpusztulhatnak, mielőtt a szövet lekerülne a nyomtatóasztalról.
Az Organovo bioprintelési eljárása különböző formátumú szövetek előállítására szabható, beleértve ezeket a mikroméretű emberi májszöveteket is, amelyek a szabványos, több lyukú szövettenyésztő lemezekben vannak elhelyezve a gyógyszerkísérletekhez.
Az Organovo ExVive 3D bioprintelt emberi máj- és veseszöveteit a gyógyszerbiztonság és -fejlesztés áttöréseként emlegetik.
A bioprintelési technológia létrehozza a szövetet és a kapilláris vérsejtek külön hálózatát, amely képes utánozni a szállító, életadó vért. Az erek három különböző sejttípusból állnak, amelyek körülbelül 20 réteg mélyen vagy körülbelül 500 mikron vastagságban vannak egymásra helyezve. Először egy emberi fibroblasztokból álló réteg következik, majd egy 250 mikronos réteg emberi érrendszeri simaizomsejtekből, végül pedig egy vékony réteg emberi érrendszeri endotélsejtekből.
Hogy érzékeltessük, milyen vékony a nyomtatott érrendszer, gondoljunk arra, hogy egy nyomtatópapír lapja 100 mikron vastag. Tehát az Organovo által nyomtatott szövet vastagsága öt egymásra helyezett papírlap vastagsága.
Az Organovo 3D nyomtatott szövetét már a világ 25 legnagyobb gyógyszeripari vállalata közül 11 használja, például a Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. és a japán székhelyű Astellas Pharma Inc..
A Merck és az Astellas ebben a hónapban a Society of Toxicology konferencián olyan adatokat tett közzé, amelyek szerint a 3D nyomtatott szövetek jobbak a hagyományos gyógyszervizsgálati módszerekhez képest.
A vállalat technológiáját most a kis, kockázati tőkével támogatott gyógyszeripari vállalatok veszik át, amelyek általában egyszerre csak egy vagy két gyógyszerfejlesztési projekten dolgoznak.
Nemrégiben a technológia a transzplantációs gyógyászatban használt nagyobb terápiás szövetek “kinyomtatásának” lehetőségét is megmutatta.
“Most a májtapaszokkal végzett klinikai vizsgálatokon dolgozunk, hogy azokat közvetlenül a betegeknek adhassuk át” – mondta Murphy. “Ezen a fronton még korán van; ez még nem egy teljes szerv, amiről úgy gondoljuk, hogy hosszabb távon elérhetjük.”
“Azt mondtuk, hogyan tudunk a legtöbb emberen segíteni a legrövidebb idő alatt. Mivel képesek vagyunk ezt a májszövetet egy edényben előállítani, azt mondtuk, hogy készítsünk valamit ugyanezzel a technológiával, de a lehető legnagyobb méretben, hogy a betegekbe helyezhessük.”
Az Organovo által előállított máj “tapasz” körülbelül akkora és vastagságú, mint egy dolláros bankjegy, amelyet be lehet ültetni a májátültetésre váró betegekbe.
“Amire ez képes, az lényegében az, hogy ezeket a betegeket… egy vagy két évig hordozza, hogy jobb májfunkciót adjon nekik, és lehetővé tegye számukra az átültetéshez vezető utat” – mondta Murphy. “Tehát távol tartja őket a kórháztól, amíg a transzplantációra várnak.”
“Aktív állatkísérletek folynak, és azt tervezzük, hogy már 2020-ban a betegeknél alkalmazzuk” – tette hozzá.
Egereken kimutatták, hogy a májszövet-tapaszok már hét nappal a transzplantáció után elkezdenek keringeni a vérben, és a beültetés után még legalább 28 napig.
A terápiás májtapasz-átültetéseket valószínűleg először akut, krónikus májelégtelenségben szenvedő betegeknél és gyermekbetegeknél fogják alkalmazni, ahol a legkritikusabb a szükség. Az Organovo “Investigational New Drug” kérelmet kíván benyújtani az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatalához a terápiás májszövetre.
A terápiás májátültetések teljes piaci lehetősége meghaladja a 3 milliárd dollárt az Egyesült Államokban, Az Organovo szerint.
Az Organovo nem az egyetlen kutatóintézet, amely emberi szövetek nyomtatásán dolgozik implantátumok és gyógyszerkísérletek céljából.
Tavaly a San Diego-i Egyetem közzétett egy jelentést, amely szerint sikerült mind a májszövetet, mind az érrendszert nyomtatni.
A máj kritikus szerepet játszik abban, hogy a szervezet hogyan metabolizálja a gyógyszereket és hogyan termel kulcsfontosságú fehérjéket – ezért a nyomtatott májmodelleket egyre inkább a laborban fejlesztik ki a gyógyszerek szűrésének platformjaként.
A MaRS Innovations a Torontói Egyetemmel együttműködve hozta létre a PrintAlive Bioprintert, amely a bőrsejteket úgy sokszorosítja, hogy a kinyomtatott szövetet több csatornán keresztül nyomja, hogy vékony szövetfilmet hozzon létre.
Más cégeknek sikerült bőrnyomtatást végezniük a páciens saját sejtjeinek felhasználásával transzplantációs célokra. A MaRS Innovations például a Torontói Egyetem Innovációs és Partnerségi Hivatalával (IPO) együttműködve létrehozta a PrintAlive Bioprintert, amely egy mini futószalagról legördülő bőrt nyomtat.
A Harvard Egyetem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering pedig olyan 3D nyomtatót hozott létre, amely egyszerre négy különböző típusú sejtet képes lerakni. Az áttörést ebben a kutatásban az jelentette, hogy olyan vérereket tudtak létrehozni, amelyek élő szöveteket tudnak táplálni.