Zamisel, da bi zdravniki nekega dne bolniku presadili srce, natisnjeno posebej zanj, se sliši kot znanstvena fantastika. V resnici pa se na univerzitetnih medicinsko-tehnoloških središčih po svetu že vrsto let razvijajo tehnologije, ki to vizijo postopno približujejo realnosti. Govorimo o 3D biotisku, postopku, pri katerem se namesto plastike ali kovine uporabljajo žive celice in biološki materiali. Posebej zanimiv del raziskav je uporaba pacientovih lastnih celic, pogosto pridobljenih iz kože, s katerimi želijo znanstveniki zmanjšati tveganje za zavrnitev presadka.
Poudarki:
- 3D biotisk omogoča izdelavo srčnih tkiv iz pacientovih lastnih celic v laboratorijskih pogojih.
- Znanstveniki že tiskajo funkcionalne srčne dele, ne pa še celotnega presadljivega srca.
- Tehnologija bi lahko v prihodnosti zmanjšala pomanjkanje organov in tveganje zavrnitve.
Pomembno pa je takoj ločiti med tem, kar znanost že zna, in tem, kar je še vedno v razvoju. Univerzitetni laboratoriji danes res tiskajo funkcionalne srčne strukture in tkiva, vendar popolnoma delujoče človeško srce, primerno za presaditev, še ni klinična realnost.
Kaj pravzaprav pomeni 3D biotisk
3D biotisk je nadgradnja klasičnega 3D tiskanja. Namesto inertnih materialov se uporabljajo biočrnila, ki vsebujejo žive celice, podporne snovi in molekule, potrebne za preživetje tkiva. Tiskalnik te plasti nalaga z izjemno natančnostjo, tako da posnema naravno zgradbo tkiv.
Pri srcu je to še posebej zahtevno. Srčna mišica ni le skupek celic, temveč zelo natančno organiziran sistem, v katerem morajo celice delovati usklajeno, se električno povezovati in odzivati na signale v ritmu utripanja.
Kako pridejo do pacientovih kožnih celic
Velik preboj v zadnjem desetletju je bil razvoj tehnologij, s katerimi je mogoče kožne celice odraslega človeka ponovno reprogramirati v tako imenovane inducirane pluripotentne matične celice. Te imajo sposobnost, da se razvijejo v različne vrste tkiv, vključno s srčnimi mišičnimi celicami.
Postopek v grobem poteka tako, da se iz majhnega vzorca kože v laboratoriju vzgojijo celice, ki jih nato usmerijo v razvoj srčnih celic. Te celice se lahko uporabijo kot osnova za tiskanje srčnih tkiv, ki so genetsko skladna s pacientom.
Kaj univerzitetni centri že uspešno tiskajo
Danes raziskovalci v univerzitetnih laboratorijih poročajo o uspešnem biotisku:
- srčnih mišičnih obližev,
- delov srčnih prekatov,
- miniaturnih modelov srca za testiranje zdravil,
- žilnih struktur, ki oskrbujejo srčno tkivo.
Takšna tkiva so v laboratorijskih pogojih sposobna krčenja, odzivanja na električne dražljaje in ohranjanja osnovnih funkcij. To je izjemen dosežek, vendar gre še vedno za delne strukture, ne za celoten organ.
Zakaj je tiskanje celega srca tako velik izziv
Človeško srce ni le mišica. Vsebuje zapleteno mrežo žil, zaklopk, podpornega tkiva in električnega prevodnega sistema. Pri biotisku se raziskovalci soočajo z več ključnimi težavami:
- kako zagotoviti enakomerno prekrvavitev debelejšega tkiva,
- kako ohraniti dolgotrajno preživetje celic po tiskanju,
- kako doseči popolno električno usklajenost utripanja,
- kako zagotoviti mehansko trdnost in elastičnost organa.
Zaradi teh izzivov so trenutne raziskave usmerjene v postopno sestavljanje funkcionalnih delov, ne v takojšnje tiskanje celotnega srca.
Kaj pomeni izraz »funkcionalno« v raziskavah
Ko znanstveni članki omenjajo funkcionalna srčna tkiva, to ne pomeni, da so primerna za presaditev. Funkcionalno v tem kontekstu pomeni, da:
- se celice krčijo usklajeno,
- tkivo se odziva na dražljaje,
- ohranja osnovne biološke lastnosti srčne mišice.
To je izjemno pomembno za raziskave in razvoj, vendar je treba poudariti, da gre za funkcionalnost na laboratorijski ravni, ne za klinično uporabo.
Zakaj so ta raziskovalna središča tako pomembna
Univerzitetna medicinsko-tehnološka središča imajo pri tem ključno vlogo, ker združujejo:
- biomedicino,
- inženirstvo,
- celično biologijo,
- klinične izkušnje.
Takšno sodelovanje omogoča hitrejši razvoj tehnologij, ki jih ni mogoče razvijati zgolj v enem znanstvenem področju. Poleg tega univerze pogosto delujejo kot most med temeljnimi raziskavami in kasnejšimi kliničnimi študijami.
Kakšne so realne koristi že danes
Čeprav presaditev natisnjenega srca še ni mogoča, ima 3D biotisk že zdaj zelo konkretne koristi. Med najpomembnejšimi so:
- testiranje zdravil na pacientovih lastnih celicah,
- boljše razumevanje srčnih bolezni,
- razvoj personalizirane medicine,
- zmanjševanje uporabe živalskih modelov.
Na ta način tehnologija že vpliva na medicino, čeprav končni cilj še ni dosežen.
Kaj lahko pričakujemo v prihodnjih letih
Raziskovalci pričakujejo, da bodo v prihodnosti najprej postali rutinski biotiskani srčni obliži, ki bi pomagali pri obnovi poškodovanega srčnega tkiva po infarktu. Popolnoma natisnjeno človeško srce pa ostaja dolgoročen cilj, ki bo zahteval še več let raziskav in kliničnih preskušanj.
Namesto enkratnega preboja gre za postopno sestavljanje znanja, kjer vsak napredek pomeni nov korak bližje personalizirani regenerativni medicini.
Preberite tudi:
- Pomemben preboj: Umetni koži s pomočjo 3D-tiskanja dodali mešičke
- Zakaj je škorpijonov strup najdražja tekočina na Zemlji?
