Tiskárna na lidi? 3D systém ITOP dokáže vytvořit funkční lidské tkáně

3D tiskárna dokáže zreprodukovat takřka jakýkoliv předmět, na který si jen lze vzpomenout. Sofistikovanější modely navíc umí pracovat velmi přesně a s využitím nejrůznějších materiálů. To zaujalo vědce i lékaře. Někteří z nich totiž v trojrozměrném biotisku vidí budoucnost medicíny. Nejnovější věděcké poznatky ukazují, že je jejich odhad správný.

Tiskárna na lidi? 3D systém ITOP dokáže vytvořit funkční lidské tkáně 2 fotky v galerii
Tiskárna na lidi? 3D systém ITOP dokáže vytvořit funkční lidské tkáně

Zdroj fotografie: www.wakehealth.edu

Američtí badatelé v oblasti regenerativní medicíny se radují – podařilo se jim prokázat, že je možné pomocí unikátní a vysoce sofistikované 3D tiskárny vytisknout přesnou kopii živé tkáňové struktury. Ta by v budoucnu mohla nahradit zraněnou či nemocnou tkáň pacientů. Vědci zprávu o svém velkém objevu na poli biotisku publikovali v odborném časopise Nature Biotechnology. V textu uvádějí, že se jim podařilo vytvořit tři typy tkáňové struktury: první z nich imituje ucho, druhá kostní (chrupavkovou) strukturu a třetí sval.

Zlom v medicíně?

Struktury pořízené pomocí 3D tiskárny byly v pokusné fázi úspěšně implantovány zvířatům, kdy se ukázalo, že se „výtisky“ postupně staly součástí jejich původní tkáně a postupně se v nich vyvinul fungující systém krevních cév. Výsledky první z dlouhé série testů navíc potvrdily, že by struktury mohly být velmi pravděpodobně využity i u lidí.

Tiskárna, která by dokázala tisknout tkáně či orgány, představuje klíčový průlom v naší snaze vytvářet tkáňové náhrady pro pacienty. Mohli bychom tak vyrábět stabilní lidskou tkáň jakéhokoliv tvaru. Další rozvoj našich poznatků by pak potenciálně mohl vést k vytváření živé tkáně a orgánových struktur pro chirurgickou transplantaci.

- profesor Anthony Atala, ředitel Institutu regenerativní medicíny Wake Forest (WFIRM)

Inspirace houbou

Výzkumný tým z Wake Forest Baptist Medical Centre dodal produktům z 3D tiskárny novou formu. Budoucí tkáň totiž svou strukturou může připomínat porézní mořskou houbu, neboť je protkaná mikrokanálky. Ty zajišťují, aby do ní mohly snadno proudit potřebné živiny.

Integrovaná 3D tkáňová a orgánová tiskárna ITOP (Integrated Tissue and Organ Printing Systém) při vytváření životaschopných struktur využívá kombinaci biologicky odbouratelného plastu se speciálním hydrogelem. Ten obsahuje živé buňky, jejichž úkolem je tkáň podporovat v růstu.

Budou v budoucnu 3D tiskárny pomáhat v medicíně?

Když byly tkáňové struktury ve zkušební fázi implantovány pokusným zvířecím pacientům, plast se postupně vstřebal a byl přirozeně nahrazen přírodní proteinovou maticí tvořenou buňkami. Do implantátů také začaly vrůstat krevní cévy a nervy. Výzkumný tým nyní napjatě očekává, jaká bude odolnost nové tkáně.

Chybějící kus tkáně? Doplníme!

Šéf vědeckého týmu profesor Atala se domnívá, že biotisk může dodat medicíně nový rozměr. Jako modelový příklad uvedl pacienta s roztříštěnou čelistí, v níž jeden z úlomků chybí. Vyspělý software by v kombinaci s ITOP tiskárnou dokázal tento chybějící kus kostní tkáně vytvořit tak, aby do čelisti přesně zapadl, popsal Atala pro BBC.

Odborníci zkoumají možnosti 3D tisku pro tvorbu náhradních tkání už delší dobu. I proto projekt částečně financuje americká armáda, která si od něj do budoucna slibuje účinné řešení pro zraněné bojovníky.

Anketa

Víte, v jaké pražské čtvrti sídlí 3D dílna MakersLab?

Odborníci na lidské tkáně v minulosti otestovali bioinkousty s živými buňkami a různé modely a typy biotiskáren. Nedařilo se jim ovšem vytvořit tkáň větší než 200 mikronů (0,2 milimetru). Nový postup by však umožnil vytvářet implantáty takřka libovolných rozměrů. Cílem dlouhodobé snahy je pochopitelně přijít s efektivní technologií, která by vytváření náhradní tkáně pro pacienty proměnila v běžný (bio)medicínský postup.

ITOP čeká dlouhá cesta

Vědci a lékařská veřejnost se nicméně shodují v tom, že k masovému rozšíření biotisku nedojde dříve než za 10 let. Dobu čekání prodlouží jednak komplexní testování, jímž musí takto přelomová technologie nutně projít, ale také etický rozměr celého postupu, který zcela jistě u některých jedinců vyvolá bouřlivé emoce.