În doar trei ani, pacienții care așteaptă un transplant de ficat ar putea primi o bucată de țesut hepatic tipărită 3D, de mărimea unui dolar, care le poate prelungi viața.
Compania de bio-imprimare Organovo, cu sediul în San Diego, a demonstrat deja că plasturii săi de țesut hepatic tipăriți 3D au continuat să funcționeze atunci când au fost implantați la șoareci. Următorul pas: ființele umane.
Compania, cu o vechime de 10 ani, a dezvoltat un proces de bioimprimare care poate fi adaptat pentru a produce țesut într-o varietate de formate, inclusiv țesut hepatic uman la scară microscopică și, cel mai recent, țesut renal.
Tesutul imprimat 3D al companiei Organovo a fost folosit pentru a accelera procesul preclinic de testare și descoperire a medicamentelor. Testarea și dezvoltarea tradițională utilizează animale sau un mic eșantion de celule umane plasate într-o farfurie Petri, poate costa în medie 1,2 miliarde de dolari și poate dura o duzină de ani. Costul este ridicat, în parte, pentru că 90% dintre medicamente nu trec de testele clinice pe animale și pe oameni, astfel încât cercetătorii trebuie să se întoarcă la proverbiala planșă de desen din nou și din nou până când reușesc.
Tehnologia de bioimprimare, care a fost utilizată pentru prima dată în scop comercial la sfârșitul anului 2014, creează țesutul cu mai multe tipuri de celule pentru a imita mai bine organele vii.
„Când luați celule hepatice și le puneți pe o placă Petri, acelea nu au niciodată toate aspectele biologiei normale a ficatului uman, deoarece sunt scoase din contextul lor normal și puse în acea placă… iar celulele hepatice sunt mult mai nefericite decât majoritatea celulelor în acel mediu”, a declarat directorul executiv al Organovo, Keith Murphy.
Principalul obstacol în crearea țesutului continuă să fie fabricarea sistemului vascular necesar pentru a-i furniza oxigen și nutrienți care să îi asigure viața. Celulele vii pot muri literalmente înainte ca țesutul să coboare de pe masa imprimantei.
Procesul de bioimprimare al Organovo poate fi adaptat pentru a produce țesuturi într-o varietate de formate, inclusiv aceste țesuturi de ficat uman la scară microscopică conținute în plăci standard de cultură de țesut cu mai multe puțuri pentru testarea medicamentelor.
Tesuturile hepatice și renale umane ExVive 3D bioprintate ExVive de la Organovo sunt prezentate ca o descoperire pentru siguranța și dezvoltarea medicamentelor.
Tehnologia de bioimprimare creează țesutul și o rețea separată de celule sanguine capilare care pot imita transportul sângelui dătător de viață. Vasele sunt alcătuite din trei tipuri diferite de celule stivuite pe o adâncime de aproximativ 20 de straturi sau cu o grosime de aproximativ 500 de microni. Mai întâi vine un strat de fibroblaste umane, apoi un strat de 250 de microni de celule musculare netede vasculare umane și apoi un strat subțire de celule endoteliale vasculare umane.
Pentru o oarecare perspectivă asupra cât de subțire este vasculatura imprimată, gândiți-vă că o foaie de hârtie de imprimantă are o grosime de 100 de microni. Așadar, țesutul tipărit de Organovo are grosimea a cinci foi de hârtie suprapuse.
Tesutul tipărit 3D de la Organovo este deja folosit de 11 dintre primele 25 de companii farmaceutice din lume, cum ar fi Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. și Astellas Pharma Inc. cu sediul în Japonia.
Atât Merck, cât și Astellas au publicat luna aceasta, în cadrul Conferinței Societății de Toxicologie, date care arată că țesutul imprimat 3D este superior în comparație cu metodele tradiționale de testare a medicamentelor.
Tehnologia companiei vede acum o preluare în rândul companiilor farmaceutice mici, finanțate cu capital de risc, care lucrează de obicei doar la unul sau două proiecte de dezvoltare a medicamentelor la un moment dat.
Mai recent, tehnologia a demonstrat, de asemenea, potențialul de „imprimare” a unor țesuturi terapeutice mai mari utilizate în medicina de transplant.
„Lucrăm acum la studii clinice cu plasturi hepatici pentru transferul direct la pacienți”, a spus Murphy. „Este încă devreme pe acest front; nu este vorba de un organ complet, la care credem că putem ajunge pe termen mai lung.
„Ceea ce ne-am spus este cum putem ajuta cât mai mulți oameni în cel mai scurt timp. Deoarece suntem capabili să producem acest țesut hepatic într-o farfurie, am spus să facem ceva folosind aceeași tehnologie, dar să îl facem cât mai mare posibil pentru a-l pune în pacienți.”
Ceea ce a produs Organovo este un „plasture” de ficat de mărimea și grosimea unei bancnote de un dolar care poate fi implantat la pacienții care așteaptă un transplant de ficat.
„Ceea ce poate face este, în esență, să ia acești pacienți… și să îi poarte timp de unul sau doi ani pentru a le oferi o funcție hepatică mai bună și a le permite o punte către un transplant”, a spus Murphy. „Deci îi ține departe de spital în timp ce așteaptă un transplant.
„Avem în desfășurare teste active pe animale și ne propunem să îl avem la pacienți încă din anul 2020”, a adăugat el.
La șoareci, s-a demonstrat că plasturii de țesut hepatic au început să circule în sânge încă de la șapte zile după transplant și timp de cel puțin 28 de zile după implantare.
Transplanturile de plasturi hepatici terapeutice vor fi probabil folosite mai întâi la pacienții cu insuficiență hepatică acută, cronică și la pacienții pediatrici, unde nevoia este cea mai critică. Organovo intenționează să depună o cerere „Investigational New Drug” la U.S. Food and Drug Administration pentru țesutul său hepatic terapeutic.
Oportunitatea totală de piață pentru transplanturile hepatice terapeutice depășește 3 miliarde de dolari în SUA, potrivit Organovo.
Organovo nu este singura unitate de cercetare care lucrează la imprimarea țesutului uman pentru implanturi și testarea medicamentelor.
Anul trecut, Universitatea din San Diego a publicat un raport care arată că a reușit să imprime atât țesutul hepatic, cât și un sistem vascular.
Hipaticul joacă un rol critic în modul în care organismul metabolizează medicamentele și produce proteine cheie – de aceea, modelele de ficat imprimate sunt din ce în ce mai mult dezvoltate în laborator ca platforme pentru depistarea medicamentelor.
MaRS Innovations a colaborat cu Universitatea din Toronto pentru a crea PrintAlive Bioprinter, care reproduce celulele pielii prin împingerea țesutului imprimat prin mai multe canale pentru a crea o peliculă subțire de țesut.
Alte companii au reușit să imprime piele folosind celulele proprii ale unui pacient în scopul grefelor. De exemplu, MaRS Innovations a creat PrintAlive Bioprinter în colaborare cu Biroul de Inovații și Parteneriate (IPO) al Universității din Toronto pentru a crea o mașină care imprimă piele care se rostogolește de pe o mini bandă rulantă.
Și Institutul Wyss pentru Inginerie de Inspirație Biologică de la Universitatea Harvard a creat o imprimantă 3D care poate depune patru tipuri diferite de celule în același timp. Descoperirea în cadrul acestei cercetări a fost capacitatea de a crea vase de sânge care pot alimenta țesuturile vii.
.