A tüdőnyomtatás végleg felszámolhatja a donorhiányt

Az United Therapeutics komoly szereplő az amerikai egészségügyi piacon, évi egymilliárd dollár értékben adnak el tüdőgyógyszereket. A vállalat azonban nem elégedett meg ennyivel, és alapjaiban akarják felforgatni a tüdőgyógyászatot: hatalmas erőket mozgatnak meg azért, hogy idővel elérhetőek lehessenek a 3D-nyomtatóval előállított tüdők. 

Az MIT Technology Review újságírója nemrég kézbe is vehetett egy próbadarabot, a légcső és két hörgő nyomtatott verzióját. A műszerv kollagénből készült, abból a fehérjéből, ami fontos szerepet tölt be az élőlények testének egyben tartásában. Mint Antonio Regalado írta, a szerv csúszós és üreges volt, leginkább a még nem megfőtt tésztára emlékeztetett a tapintása. A tárgyat egy hűtőszekrény méretű 3D-nyomtató állította elő, és az United célja, hogy a közeljövőben ipari mennyiségben állíthassák majd elő így a szerveket, végleg felszámolva a donorhiány problémáját. 

Az elképzelés, hogy szöveteket 3D-nyomtatóval állítsanak elő, egyáltalán nem új, emberi bőrt és retinát is gyártottak le így. De egyelőre csak a nagyon vékony szövetekkel birkózott meg a technológia, melyekben nincsenek vérerek. 

Az United abban bízik, hogy a nyomtatója éveken belül képes lesz teljesen felépített, tökéletesen funkcionáló tüdőt nyomtatni, hólyagocskákkal, hörgőcskékkel, kapillárisokkal együtt. Kihívást jelent a nyomtatott anyag megalkotása is: a kollagén alkalmas a technológia fejlesztésére, de emberi szervezetbe beültetni nem lehetne. A feladat így az, hogy emberi sejteket ültessenek be, ezzel téve élővé a műtüdőt. 

Az United elhívatottsága egy személyes történetből fakad: a vállalat vezérigazgatója, Martine Rothblatt lég- és űripari fejlesztésekkel foglalkozott, egészen a kilencvenes évekig, amikor a lányánál egy ritka tüdőbetegséget diagnosztizáltak. Utána döntött úgy, hogy a tüdőgyógyszerek kutatásába vág bele, mára pedig a biológiai-gyógyszeripar egyik legbefolyásosabb vezetője lett, tavaly az egész iparágban ő kereste a legtöbbet. (Ezen kívül egy másik cége, a Sirius XM gyártja a világ jelenleg leggyorsabb elektromos helikopterét.)

Rothblatt jövőképének visszatérő eleme, hogy egy nap majd drónok fogják kiszállítani a gyárában előállított emberi szerveket azoknak, akiknek szükségük van rá. Az United egyik leányvállalata, a Revivicor pedig genetikailag módosított disznókból állít elő szíveket, veséket és tüdőket, amiket egyelőre majmokba ültetnek be. Egy másik alvállalat, a Lung Bioengineering pedig donorprogramokból származó tüdőkbe pumpál új életet: már 250 ember kaphatott így olyan új tüdőt, ami egyébként egészségügyi szemétként végezte volna. 

A MIT lapja szerint ugyanakkor nem szabad arra számítani, hogy éveken belül ellepnek minket a működőképes nyomtatott tüdők: az United is azzal számol, hogy 12 év lehet, mire teljesen funkcionáló légzőszervet tudnak majd előállítani. Jelenleg két techvállalattal működnek együtt, a 3D Systems fejleszti a szervnyomtatásra képes nyomtatót, míg a 3Scan felboncolt tüdők részletesen kidolgozott térképét készíti el. 

Az egyik legnagyobb kihívás annyira aprólékosan dolgozó nyomtatót előállítani, amely képes utánozni az emberi szervek hihetetlen kidolgozottságát. A jelenlegi technológia 20 mikrométeres felbontásig képes dolgozni, de ha anatómiailag teljesen kidolgozott tüdőt akarunk előállítani, egy mikrométernél is apróbb felbontásra lesz szükség. A másik probléma az idő: a légcsőből és két hörgőből álló próbadarab nyomtatása 12 órát vett igénybe, ezzel a tempóval egy teljes, minden részlettel rendelkező tüdő előállítása egy évbe kerülne. 

A bionyomtatás más, kevésbé problematikus területeken már előrébb jár: spanyol kutatók például már jól haladnak az égéséi sérültek számára nyomtatott bőrszövetek előállításával. A legnagyobb kihívás ott is a vérerek gyártása körül van, pedig a NASA 300 ezer dollárt ajánlott fel annak a kutatócsapatnak, amely először lesz képes egy centiméter vastag élő szövetet alkotni. Nem véletlen, hogy vannak vállalatok, melyek jóval pesszimistábbak az egész szervek nyomtatásának kérdésében. 

Az United kutatói azonban a bizakodók közé tartoznak, az MIT lapjának arról beszéltek, hogy a többi szervgyártó projekt rossz irányból közelít a problémához, és az United inkább azzal próbálkozik, hogy nyomtatnak egy tüdővázat, és azt töltik meg emberi sejtekkel, életet lehelve a sejtbe. 

A közelmúltban zajlottak is ilyen próbálkozások, a Harvardon épp az United által finanszírozott kutatócsapat volt képes több milliárd emberi sejtet pumpálni egy saját sejtjeitől megfosztott disznótüdőbe. Amikor pedig a tüdőt visszakötötték a disznó keringésébe, a szerv alapvető funkciók ellátására képes volt, igaz, az egész kísérlet csak egy órán át folyt. És ebből a szervből alapvető sejttípusok hiányoztak még. 

Ahogy az is kérdés e technológiával kapcsolatban, hogy a jövőben honnan lehetne elegendő emberi sejtet szerezni egy szervgyár számára, hiszen tömegtermeléshez nincs elegendő donor. AZ United egyik lehetséges megoldása, hogy őssejtekből állítanák elő a szükséges szöveteket, de ez sem egy könnyű út. 

Ha a szervnyomtatás tényleg valósággá válna, egy sor etikai és életmódbeli kérdés is azonnal felmerülne. Azok számára, akik hozzáférhetnének a technológiához, alapvetően nőhetne meg a várható élettartama, hiszen idős korban egyszerűen új szerveket kaphatnának. Egyelőre ez még nincs kézzelfogható távolságban, de napról napra komoly erők mozdulnak meg azért, hogy egy évtizeden múlva valóság legyen.