Tíz éven belül új bőrt tudunk magunknak nyomtatni

Fotó: VS.hu/Zagyi Tibor / VS.hu/Zagyi Tibor

-

Az állítás nem vicc, és még csak nem is brit tudósokra hivatkozunk. Magyarországon járt a szövetnyomtatás úttörője, Fabien Guillemot, és rádöbbentett minket arra, hogy a 3D-nyomtatott koponyamásolat kismiska a bioprintinghez képest.


A 3D-nyomtatás mára már több, mint ipari eljárás, a dizájnerek rászoktak, és otthonra is lehet olcsó, barkácsolásra jó printer venni. Nem csak a hadiipar vagy az autógyártás használja, egy kis cég is megengedheti magát, hogy nyomtassa a prototípusait. A gyógyászat is rátalált, készült már légcső és állkapocs is az eljárást használva. A gyors tempóban fejlődő technológia legutóbb akkor hívta fel magára a figyelmet, amikor egy nő koponyájának nagy részét 3D-nyomtatású másolattal cserélték le. A beavatkozás azért volt egyedülálló, mert még sosem váltották ki a koponya ekkora részét mesterségesen előállított másolattal. Az orvostudomány egyik legnagyobb lehetősége ma a 3D-nyomtatásban rejlik. Van viszont a prototípus- vagy implantátum-nyomtatás mellett egy sokkal inkább gyerekcipőben járó technológia, amely a személyre szabott, műanyagból készült jövőnél is többet ígér. Fabien Guillemot, a franciaországi INSERM biomérnöki laboratóriumának kutatója indította el 2005-ben a lézeres szövetépítés kutatását, ami gyakorlatilag a szövetek kinyomtatását jelenti. A jövő még vadabb: teljes szerveket nyomthatunk majd élő anyagból.



A bioprinting során természetesen nem olvasztják a sejteket, mint a műanyagot a 3D-nyomtatásnál, a technológia a tintasugaras nyomtatás alapelvén működik. Első lépésként egy szoftver segítségével egy három dimenziós digitális modellt kell készíteni, de nem csak a tárgy (ebben az esetben szövet) külső formájának paramétereit kell megadni, hanem a belsejét is, tehát például a sejtek kapcsolódását vagy a bennük lévő fehérjéket. Ezután következik a gyártás része. „Amikor otthon tintasugaras nyomtatót használ az ember, akkor hő hatására lövell ki a tinta a papírra. A mi esetünkben ezt a hőt a lézer adja, amely az alatta lévő élősejtekből álló táptalaj egyes pontjait célozza meg az általunk megadott paraméterek alapján. A lézer ezzel kilöki a sejteket a helyükről, és azok egy lentebb lévő tárgylapra már az elkészítendő szövetnek megfelelő sorrendben csöppenek le” - érzékeltette Guillemot. Ez az eljárás jóval bonyolultabb, mint a szimpla háromdimenziós nyomtatás, több tényezőt, például az időt is figyelembe kell venni, hiszen a szervezetbe beépített szövet élni és fejlődni fog, nem szabad, hogy kilökődjön vagy az idő folyamán elváltozásokat okozzon. A bonyolultság miatt a kinyomtatott szöveteket eddig csak egerekbe ültették be, kell még néhány év, hogy az emberek nyomtatott szerveket kaphassanak.


-


Guillemot elmondása szerint egyelőre semmilyen elváltozást nem okozott az egerekbe ültetett szervek esetében, és még kilökődésre sem volt példa. Ahhoz azonban, hogy kiderüljön az új, beépített szövet okozhat-e mondjuk rákot, több időnek kell eltelnie. A szaruhártya lézeres bionyomtatással való előállítása viszont minden valószínűség szerint már lehetséges lesz hét-tíz éven belül, sőt bőrimplantátumot is lehet majd gyártani. A szaruhártya létrehozásával másfél éve próbálkoznak az INSERM kutatói, a technológia jelenleg ott tart, hogy a szövet egyik építőelemét, keratocytát már tudnak nyomtatni. A laboratóriumi körülmények között előállított izomszövetre viszont még sokat kell várni, mert ott már szükség lenne az erezet kialakítására is, de jelenleg még senki sem tud élő anyagból ereket gyártani. Így aztán az olyan bonyolult működésű szervekkel is dacolni fog még egy jó darabig a tudomány, mint például a kiválasztásért felelős vese. Az őssejteket használó bioprinting viszont kiváló kiegészítője lehet az orvostudomány területén alkalmazott 3D-nyomtatásnak. A mesterséges anyagból létrehozott implantátum egy részét élő anyagokból alkothatják majd meg, akár a műszív egy része is megszabadulhat így a műanyagtól.



Jelenleg 400-500 mikron vastagságú (ez a hajszál vastagságának négy-ötszöröse) szöveteket tudnak gyártani, 500 mikronnál vastagabb szövetek előállítására viszont nincs lehetőség, hiszen akkor már a nyomtatást nem lehetne megúszni az erek előállítása nélkül. Pillanatnyilag körülbelül 200 egyetem és kutatóintézetnek van bionyomtatója. Léteznek kereskedelmi forgalomban kapható gépek is. Az alkalmazott technológia függvényében egy ilyen printer ára 1000 eurótól indul (nagyjából 300 ezer forint), és 300 ezer euróig  (90 millió forint) tart. A megolvasztás és a sajtolás technikájára is képes (bioextrudálás), porcszövetet készítő nyomtatók a legolcsóbbak, mivel ezeknek a legkisebb a felbontása. A felbontás a bionyomtatónál is pont ugyanazt jelenti, mint a hagyományos nyomtatók esetében. Minél több apró pont esik egy adott nagyságú területre, annál jobb az adott kép, tárgy felbontása. „Amikor sejtet nyomtatunk, akkor az a legfontosabb, hogy nagyon közel kerüljenek egymáshoz a sejtek, mert csak így tudnak majd a szervezetbe beépülve kommunikálni egymással, így lesz köztük anyagcsere. A mi esetünkben a sejt a pixel.”



Futurisztikus képzelgések

Még a teljes szervek készítésére sem kész a Guillemot által kutatott technológia, etikai kérdések már a bionyomtatás hajnalán is felmerülnek. A szövetgyártás elsődleges célja a roncsolódott szövetek helyreállítása, a szervek működésének rendbe tétele, de ha a bioprinting termékei a piacra kerülnek, könnyen lehet, hogy a jövőben a szervek tökéletesítésére, a teljesítményük növelésére is használná az emberiség a technológiát. Fabien Guillemot szerint ezt majd az olyan különböző etikai szabályozások és társadalmi viták fogják meggátolni, mint amilyenek a klónozás kapcsán is felmerültek. A technológia egyre olcsóbbá válik. A francia kutat úgy saccolja, hogy mondjuk egy új szaruhártya egy szimpla kozmetikai implantátum árába, tehát olyan egy-két millió forintba kerülhet a jövőben. Ha nem is olcsó, attól nem kell félni, hogy csak Bill Gates tud magának új szemet nyomtatni. De nem most jön el a molekulanyomtatás, és az applikációval letölthető és printelhető gyógyszerek érája sem, még akkor sem, ha mindkettőnél elhintették már a megvalósítás gondolatát. Guillemot szerint a molekulák túl kicsik ahhoz, hogy pontosan elő lehessen őket állítani. Egy letölthető recept alapján pedig nehéz lenne házilag kinyomtatni a pirulákat. A gyógyszer előállítása túl bonyolult, gyakran maga a hatóanyag is csak egy százalékban fordul elő a tablettában, az azt tartalmazó alapanyagnak pedig különböző tisztítási, szintetizálási folyamatokon kell keresztülmennie. Így ez jóval macerásabb, mint leugrani a patikába egy fájdalomcsillapítóért.