– 2 új tüdőt szeretnék nyomtatni, nagypapámnak lesz, a 120. szülinapjára. Tudnának ajánlani valamit, ami elkészül és be is tudják építeni a jövő hónap elejére? Merthogy akkor lenne Hiroshima Marathon, amire az öreg már benevezett.
– Ajánljuk a GRZ 2000 Senior sporttüdőt, az OIRU SHOTARA fejlesztésében… pár kattintás csak, máris rápillantunk a nagypapa részletes antigén-térképére. Úgy látom, nálunk nincs meg az összes kompatibilis sejtehhez a termékhez, így elõbb be kell vonnunk az NFG BioBankot a megfelelõ nyomtatópatron összeállításához, jelenleg ők tárolják a legváltozatosabb biotintákat az egész világon…még pár kattintás, és készen is vagyunk…
A fenti szolgáltatás árára még nem tudunk jóslatokat tenni, sem a pénznemre, 2500-ban talán már a kriptodevizák is őskövületnek számítanak majd, ami azonban biztos, hogy egyre közelebb a jövő, ahol a fenti beszélgetés realitássá válhat, köszönhetően annak, hogy a mesterséges szervek tenyésztését-nyomtatását egyre gazdagabb biobanki készletek segítik.
Habár az eredeti 2D-s, sejtkultúrákban történõ sejttenyésztési módszerek továbbra is nélkülözhetetlenek a mind az alapkutatásban, mind a gyógyszerfejlesztések preklinikai tesztjei során, napjaink egyre kifinomultabb vizsgálati módszerei számára sokszor már nem eléggé reprezentatívak, statisztikai különbségek már nem kimutathatòak ezekben a 2D-s modellekben. Ahhoz, hogy egy 3D-s (szerv)rendszer defektusát ezekkel a fejlett módszerekkel, kísérletesen vizsgálhassuk, elõször fokozatosan le kell bontani alkotóelemeire, majd újra felépíteni egy működő verzióját amely így már egy mesterséges rendszernek tekinthetõ, noha élõ alkotóelemekbõl, az eredeti rendszer sejtjeibõl épül föl. Ezután, a normál folyamatok tanulmányozását és megértését követõen modellezhetõek és tovább vizsgálhatóak rajta a defektusok, kórállapotok. A korszakhoz, amikor mindez rutinszerűvé válik,egyre közelebb kerül a tudomány, azzal, hogy háromdimenziós sejtszerkezetek, szervrészek létrehozása biobankokban tárolt rendkívül magas minõségū anyagokból már nem sci-fi kategória.
A modern laboratóriumokban már hétköznapinak számító 2D sejttenyésztés tulajdonképpen egy-egy (akár beteg állapotban lévõ) szerv vagy szövet dekonstrukciójának számít. Minthogy a sejtek és szervek három dimenzióban működnek, a betegségek kezelése felé vezető megértés következő lépcsőfoka a rekonstrukció, ami a 3D-kultúrák eredménye. Ezek megvalósíthatóak az úgynevezett organoidokkal, azaz a mesterségesen létrehozott leegyszerűsített működésű szervekkel vagy szervrészekkel, esetleg a rendkívül futurisztikus hangzású “organ-on-chip” technológiával és a „biotintákkal” történő 3D – szerv, vagy szövetnyomtatással. Mindhárom megoldáshoz elengedhetetlenek az ép, mūködõ sejteket teljeskörū minõségbiztosi rendszerben tároló és katalogizáló biobankok.
Az organoidok olyan, sok sejtből felépülő struktúrák, amelyek mikro-anatómiája modellezi az eredeti szervet, amelyből származtatták. Gyakran őssejtekből állítják elő, amelyek számos különböző sejttípust képesek létrehozni, differenciáltatni magukból kiindulva. Napjaink organoidjai már elérhetik a differenciáltság oly fokát, hogy ha nem is az összes, de a legfontosabb funkciókat képesek teljesíteni a modellezett szervek funkciói közül.
A tenyésztéshez használt tipikus 3D szövettenyésztési szubsztrátok közé tartozik az extracelluláris mátrix komponensei(kötőszöveti sejteket körülvevő, fehérjékből és szénhidrátokból felépülő hálózat) koktél formulában,mint például a Matrigel-termékek. A rekonstrukciós elv alapján egyre jobb és változatosabb organoidrendszerek fejleszthetők ki, ha meghatározzuk az ilyen, organoid-fejlesztéshez szükséges koktélok szükséges kritikus elemeit (például speciális növekedési faktorok, aktivátorok, egyéb fehérjék hozzáadása az extracelluláris matrix komponensekhez).
A jelenleg „gyártható” organoidok mérete és komplexitásuk a korlátozott érhálózatuk miatt még eléggé behatárolt az emberi szövetekhez, szervekhez képest és ezen a területen egyelõre lassú fejlõdés tapasztalható. Ezzel szemben a még gyerekcipőben járó, de rohamosan fejlődő ún. „organ-on-chip” technológiák ledönthetik ezeket a korlátokat is, teret engedve a kompexitás emberi testben tapasztalható mértékének. Mūködõ szívet, tüdőt, vesét, artériát, csontot, porcot, bőrt, vér-agy gátat és még sok mást szimuláltak már organ-on-chip rendszerű, mikrofluidikus eszközökkel. A szervszerkezet nagy részét maga a szervetlen eszköz szimulálja egy vékony sejtréteggel, háromdimenziós elrendezésben, a mikrofluidikák beiktatása pedig leküzdi a legtöbb organoidban jelen lévő érrendszeri hiányosságot. Ezekhez a fejlesztésekhez szintén vitális a biobankokban kiváló minõségben megõrzött funkcionális, életképes sejtek elérhetõsége. Visszatérve a nagypapa nyomtatott tüdejéhez, ma már próbálkoznak teljes szervek létrehozásával is additív gyártás, más néven 3D nyomtatás segítségével.
Ezzel a technológiával – elméletileg – teljes szerveket lehet regenerálni a legteljesebb élethūségre törekedvén. A szervnyomtatók „biotintája” a kritikus pont: eme, sejtek és hordozóanyagok keverékéből álló „bio-tinta” optimalizálása egyelőre még a technológia sikeres alkalmazásának a szűk keresztmetszetét jelenti. A tintasugaras patronokhoz hasonlóan rengeteg különböző sejtbõl álló egyveleget és a számukra szükséges tápanyagokra, növekedési, differenciálódási faktorokat tartalmazó “biotintára” van szükség egy-egy szerv „nyomtatásához”. A tintát felépítõ sejteknek, majd az elkészült biotintáknak is a biobankokban történõ kezelése ezért megkerülhetetlen eleme a fenti biotechnológiai alkalmazásoknak és feltörekvő iparágaiknak.
Címlapképen egy ZMorph Multitool 3D Printer látható.
