Kunnen we nieuwe organen maken?

Op dit moment meer dan 120.000 mensen in de Verenigde Staten is een orgaantransplantatie nodig om te overleven, maar er zijn veel minder donoren - in januari werden bijvoorbeeld slechts 2577 transplantaties uitgevoerd. Dat is de reden waarom sommige wetenschappers het vooruitzicht hebben onderzocht om 3D-printen of aanverwante technologieën te gebruiken om binnen enkele dagen organen te maken. Dit zou niet alleen de kloof tussen vraag en aanbod verkleinen, maar ook de behoefte aan donoren volledig wegnemen. En als ze zijn gebouwd met behulp van de eigen cellen van een patiënt, kunnen afdrukbare organen ook het risico op afstoting van transplantaten verminderen.

Wetenschappers zijn niet dicht bij dit doel, maar ze maken stappen in de goede richting - zoals het printen van nauwkeurige modellen van orgelvormen en het bouwen van doorgangen voor de bloedstroom.

Bio-inkten

Onderzoek naar bedrukbare organen valt binnen het bredere veld van bioprinting: het printen van elke levende structuur gemaakt van cellen. Het meest basale niveau van orgelontwerp begint met heel dun, bedrukt weefsel dat kan worden gebruikt om een ​​steiger te maken, een model van een orgel dat nog niet op zichzelf kan functioneren, maar meer is dan alleen een plastic replica. In hun begintijd werden bedrukte steigers gemaakt van een synthetisch materiaal en later werden levende cellen toegevoegd. Maar in de vroege jaren 2000 hielp Anthony Atala, directeur van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, dit proces te stroomlijnen door een 3D-printer te ontwikkelen die het rubberachtige, synthetische model kon deponeren met weefsel dat er al op lag.

Naarmate het onderzoek naar bioprinten vordert, is de grootste uitdaging niet langer alleen deze orgelachtige structuren te creëren, maar ze in leven te houden. Cellen worden opgenomen in bio-inkten die laag voor laag worden geprint om een ​​strook levend weefsel te creëren. Het is hetzelfde idee achter de heen en weer beweging van een inktcartridge in een traditionele printer. Maar alleen cellen die op de buitenste lagen van het weefsel zijn gedrukt, hebben vrij toegang tot zuurstof en kunnen afvalstoffen afvoeren - processen die van vitaal belang zijn voor het overleven van cellen. Cellen op de binnenste lagen stikken en sterven.

De oplossing is om niet alleen een scaffold af te drukken, maar ook het vaatstelsel van een weefsel - een systeem van steeds kleinere paden die de binnenste cellagen kunnen bereiken, bloed en zuurstof kunnen leveren en afval kunnen afvoeren.

Incrementele vooruitgang

In 2014 begon Jennifer Lewis, een professor in biologisch geïnspireerde engineering aan de Harvard University, met succes met het afdrukken van vasculatuur in haar laboratorium. De belangrijkste focus van Lewis' onderzoek ligt voorlopig op het gebruik van 3D-geprint weefsel uitgerust met bloedvaten om potentiële medicijnen te testen op chemische toxiciteit in levend weefsel.

In de hoop een volgende stap te zetten in de richting van het printen van een volledig functionerend orgaan, werkt Lewis aan het printen van kleine delen van organen. Op dit moment ontwerpt ze nefronen, de kleine eenheden waaruit de nier bestaat: ze zorgen ervoor dat het orgaan afvalstoffen uit het lichaam kan verwijderen en bloed kan filteren, naast andere vitale processen. Voordat Lewis een nier kan afdrukken, moet ze uitzoeken hoe ze een enkele nefron kan afdrukken. Maar dat is op zijn best nog maar een miljoenste van een nier, waarschuwt ze. Dat is de schaal waarop dit veld zich nu bevindt.

Persoonlijk geloof ik dat op dit punt in de geschiedenis het drukken van organen een soort maanschot is, zegt Lewis. We zouden naar dat doel moeten rijden, daar bestaat geen twijfel over, maar we zijn ver weg. We zijn echt ver weg.

De afhaalmaaltijd:

Het zal op zijn best tientallen jaren duren voordat een synthetisch, bedrukt orgaan in een mens kan worden getransplanteerd.

Heb je een grote vraag? Stuur suggesties naar [email protected].

zich verstoppen