(Tekst pochodzi z 45/2014 nr tygodnika Wprost)
Dziecko urodziło się w Nowym Jorku. Miało wrodzone wady serca, między innymi niewłaściwie ukształtowane komory. Dotąd było to wskazanie do transplantacji lub do zatrzymania pracy serca chorego, by po omacku szukać uszkodzeń. Dwutygodniowy maluch nie miał jednak czasu, by czekać na zgon innego noworodka, podobnego wiekiem i zgodnego tkankowo. Zatrzymanie akcji serca grozi z kolei uszkodzeniem mózgu i innych organów. Dlatego kardiochirurg Emile Bacha z Columbia Presbyterian Hospital w Nowym Jorku zbadał chore serce za pomocą rezonansu magnetycznego, a dane przesłał do drukarki 3D. Dzięki temu mógł więc dokładnie obejrzeć uszkodzony organ i precyzyjnie zaplanować operację, co skróciło jej czas i zmniejszyło ryzyko powikłań czy niepowodzenia. Już wcześniej druk 3D ratował życie ma łych pacjentów. Kilka lat temu kilkumiesięczny Kaib nagle przestał oddychać. Na szczęście masaż serca przeprowadzony przez jego ojca Bryana przywrócił dziecku funkcje życiowe. Badania wykazały, że dziecko ma tracheobronchomegalię, chorobę powodującą, że tchawica nie jest wystarczająco elastyczna, by umożliwić swobodny przepływ powietrza do płuc. W takich przypadkach w tchawicy umieszcza się specjalną szynę. Nigdy jednak tej szyny nie udawało się idealnie dopasować. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Michigan wydrukowali element idealnie dopasowany do ciała Kaiba. Dzięki temu chłopiec może funkcjonować zupełnie normalnie i świetnie się czuje.
WYDRUKUJ SOBIE SERCE
Prawdziwy przełom dokonuje się jednak w USA. To tam zaprezentowano m.in. wydrukowany pęcherz, a prof. Kevin Shakesheff z University of Nottingham wydał przełomowe oświadczenie: „Wkrótce nie trzeba będzie czekać na przeszczep od dawcy”. Drukarki 3D już dziś są w stanie wytworzyć nawet najbardziej skomplikowane narządy. W USA niemal standardowo przyszywa się pacjentom drukowane małżowiny uszne, idealnie symetryczne do własnych. Niedługo dostępne będą drukowane kości, bardziej zaawansowane od tej, którą przeszczepiono pacjentowi w Łodzi. Profesor Shakesheff uważa, że opracowywana przez niego technologia umożliwi połączenie wydrukowanych elementów z naturalnymi tkankami pacjenta, aby w żuchwie czy innych kościach mógł przepływać szpik kostny, który będzie dodatkowo przyspieszał zdrowienie.
Urządzeniem przypominającym maszynkę do tatuowania można wydrukować tkanki bezpośrednio na ciele, by wyleczyć groźne głębokie rany po urazach czy oparzeniach. Najpierw pobiera się fragment skóry pacjenta (wystarczy 10 proc. brakującego fragmentu). Skaner tworzy mapę uszkodzonego obszaru, a potem drukarka zadrukowuje go, używając różnych rodzajów komórek na różnych głębokościach ciała. Specjaliści pracujący nad rozwojem drukowania organów są przekonani, że będą one lepsze od tych pobieranych od dawców. „Przy przeszczepie prawdziwego narządu pojawiają się trudności związane z przyłączeniem go do wszystkich systemów organizmu, a także ryzyko odrzucenia. Tworząc organ od podstaw, możemy uniknąć tych problemów” – mówi prof. John Hunt z University of Liverpool.
Teraz największym wyzwaniem jest wy drukowanie serca. Naukowcy z Cardiovascular Innovation Institute z Louisville w stanie Kentucky potrafią już zbudować kilka jego części wraz z naczyniami krwionośnymi i są przekonani, że za trzy lata wydrukują całe serce. Małe naczynia włosowate z drukarki przetestowano już na myszach i okazało się, że świetnie zdają egzamin. Co ciekawe, drukarka używa m.in. komórek tłuszczowych pacjenta, co znacznie ogranicza ryzyko powikłań. Z komórek tych izoluje się komórki macierzyste i łączy je z roztworami. Mieszanka trafi do drukarki, która przygotuje serce, a lekarze wszczepią je pacjentowi. Wydrukowanie serca czy innego organu jest mniej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać. Urządzenie drukuje kolejne warstwy narządu zgodnie z zadanym projektem. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że przypomina to robienie tortu. Podobnie jak zwykła drukarka, która wybiera tusz z odpowiedniego pojemnika, tak ta 3D korzysta z właściwych materiałów. Problemem na razie jest cena. Na zwykłą dru karkę 3D może sobie pozwolić wielu Polaków, ale koszt urządzenia przeznaczonego do celów medycznych zaczyna się od miliona złotych. Specjaliści są jednak przekonani, że rozpowszechnienie i rozwój tej technologii pozwolą zmniejszyć cenę.
NARZĄDY ZAMIENNE
Serce nie będzie uwieńczeniem prac nad drukowanymi organami, bo wbrew pozorom nie jest ono najbardziej skomplikowanym narządem. „Jest zbudowane z niewielu rodzajów komórek, a jego jedyna funkcja to kurczenie i rozkurczanie się” – zauważa trzeźwo prof. Stuart Williams z University of Louisville. Na razie Ralfowi Gaebelowi z niemieckiego University of Rostock udało się wydrukować zdrowy i dobrze funkcjonujący fragment tkanki serca. Wykorzystano go do uzupełnienia uszkodzonego przez zawał serca szczura. Zabieg przyniósł dobre rezultaty.
Wydrukowanie całego człowieka ma być skutecznym i bezpiecznym sposobem na skolonizowanie innych planet, na początek Marsa – uważa inżynier Adam Steltzner z NASA. Naukowiec chce zakodować ludzkie DNA baterii, wysłać ją w kosmiczną podróż, a gdy dotrze na miejsce, odpowiedni program wykorzystałby kod genetyczny do drukowania ludzi. Dziś drukowane narządy wykorzystuje się masowo do ćwiczeń na uczelniach medycznych i do badań. Na przykład dru kowane fragmenty tkanki wątroby służą do testowania toksyczności leków, a wydrukowane nowotwory jajników są wykorzystywane do poszukiwania najskuteczniejszych terapii. Matki, które nie mogą się doczekać widoku swojego dziecka, mogą sobie zamówić jego wierną kopię 3D. Być może kiedyś będziemy mogli wydrukować sobie dowolne narządy jak części zamienne i staniemy się nieśmiertelni. Dziś to jeszcze science fiction, ale czy nie tak samo jeszcze parę lat temu myśleliśmy o drukowaniu serc?
Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy tygodnika Wprost.
Regulamin i warunki licencjonowania materiałów prasowych.