Képzeljünk el egy világot, ahol a test saját, életteli szövetei újraalkothatók – sejtről sejtre, fehérjéről fehérjére. Ahol nem csupán helyettesítjük a károsodott szerveket, hanem visszaépítjük őket – biológiai pontossággal. Ez nem a távoli jövő víziója: a Carnegie Mellon Egyetem kutatóinak köszönhetően1 már most formálódik ez a valóság.
A FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) technológiára épülő 3D bioprinting eljárás most először tette lehetővé, hogy teljes egészében kollagénből, az emberi test egyik legfontosabb szerkezeti fehérjéjéből hozzanak létre funkcionális, élő mikroszöveteket.
Ez az áttörés nem csupán tudományos bravúr, hanem új reményt jelent az 1-es típusú cukorbetegség kezelésében.
Na de pontosan mi is az a FRESH bioprinting?: A FRESH (szabad formájú reverzibilis hidrogél-beágyazás) technológia egy forradalmian új, 3D bionyomtatási eljárás, amely lehetővé teszi puha, élő sejtekből és fehérjékből álló szövetek precíziós nyomtatását. A módszer során a sejtes bioanyagokat egy támogató gélmátrixba ágyazzák, amely biztosítja a stabilitást a nyomtatás során, majd a végén eltávolítható – így magas felbontású, biológiailag aktív szövetek jönnek létre.
Amikor a kollagén új életet kap
A kollagént gyakran a fiatalos bőr alapjaként emlegetjük, ám biológiai jelentősége ennél jóval mélyebb. A Carnegie Mellon Feinberg-laborjában most olyan mikrofiziológiai rendszereket alkottak2, amelyek nem műanyag vagy szilikon alapú modellek, hanem teljesen biológiai eredetű, élő szövetek. Ezek az új generációs szövetmodellek nemcsak strukturálisan hasonlítanak az emberi szervekre, hanem funkcionálisan is képesek utánozni azok működését – például inzulin termelésére is alkalmasak.
Biológiai pontosság, sejt szintű intelligencia
A kutatók olyan komplex érhálózattal rendelkező szövetet alkottak, amely glükóz hatására képes inzulint kibocsátani, hasonlóan a hasnyálmirigyhez. A FRESH technológia lehetővé teszi az ECM-fehérjék, növekedési faktorok és sejtes bioinkek egyidejű, többanyagú nyomtatását, így az így létrejövő szövetek már most túlmutatnak az organoid modellek képességein.
Itt jön képbe a CHIPS (Collagen-based High-resolution Internally Perfusable Scaffolds), ami egy olyan új generációs szövetalap, amelyet a FRESH technológiával nyomtattak. Belső érhálózattal rendelkezik, amely képes átvezetni tápanyagokat és oxigént, így a nyomtatott szövet valóban „él”. A rendszer 100 mikrométeres (hajszálér-méretű) csatornákat is tartalmaz – ez jelenleg a legnagyobb pontosság, amit bionyomtatással elértek.
3D bionyomtatott hasnyálmirigy szövetváz, ami 3D-s bionyomtatással készült, kollagénből készült hasnyálmirigy-szövetváz, amelyre rá van helyezve a belső érhálózat (zöld) és az expresszált inzulin (bíborvörös) konfokális fluoreszcens képe. Fotó: Daniel Shiwarski, a Pittsburghi Egyetem
Ezt a technológiát a FluidForm Bio nevű spin-off cég már állatkísérletek során sikeresen alkalmazta korábban, és teljes remissziót ért el 1-es típusú diabétesz esetén. A következő lépés pedig emberi klinikai vizsgálatok lesznek, melyek néhány éven belül elindulhatnak.
Ez a remisszió / javulás azért jelent áttörés, mert az 1-es típusú cukorbetegség egyik legnagyobb kihívása az inzulintermelő sejtek elvesztése, és ezek az újonnan létrehozott „hasnyálmirigy-szerű” szövetek glükózérzékenyek és képesek természetes módon inzulint kiválasztani, így potenciálisan kiválthatják az inzulininjekciókat, azáltal pedig a gyógyítás lehetősége reális közelségbe került.
„A kérdés már nem az, hogy meg tudjuk-e építeni – hanem az, hogy mit érdemes megépíteni” – fogalmaz Adam Feinberg professzor.
A kutatócsoport célja, hogy az eljárás nyílt forráskódúvá váljon, így más laborok is alkalmazhassák a jövő szöveteinek nyomtatását más betegségek – például máj- vagy veseelégtelenség – kezelésére is.
Egy új korszak kapujában
Ez az áttörés nemcsak a regeneratív orvoslás térképét rajzolja újra, hanem egy hosszabb, egészségesebb élet lehetőségét vetíti elénk. Az élő, nyomtatott szövetek nem sci-fi: ők az új biológiai valóság. Egy olyan világ hírnökei, ahol a test önmaga legjobb másolata lehet – sejtszinten, élettel telve.
