Det vil en dag være muligt at helbrede sygdomme ved at printe nyt væv eller sågar hele organer fra scratch. Nyt review viser, hvad der skal til, før netop det fremtidsscenarie bliver til virkelighed.
Der kommer en dag, hvor læger kan helbrede mennesker med en lang række sygdomme ved simpelthen at bioprinte de væv eller organer, der enten er syge, er blevet beskadiget eller på andre måder er forringet over tid.
Man kan som eksempel forestille sig, at man er kommet til skade og har mistet et stort stykke af en muskel. Her kan læger ude i fremtiden med lige præcis den form og de funktioner, som det mistede stykke muskel har.
Det kan også være, at en person er blevet syg i forskellige organer, måske leveren, nyrerne eller lungerne. Intet problem, lægerne printer bare et nyt organ og transplantere det ind.
Alt sammen lyder måske som den vildeste fiktion, men faktisk har forskere taget mange af de første skridt i retning af at realisere den mulighed.
Et nyt review viser, hvilke skridt der mangler at blive taget for at komme helt i mål.
”Det handler om celleterapi og om, at man i fremtiden vil kunne kurere en lang række sygdomme via celleterapi, hvor man giver kroppen de celler og det væv, som den mangler. Det kan være inden for knogleskørhed, hjertekarsygdomme eller ved muskelskader. Vi har i dag nogle teknologier til at kunne printe celler og derved konstruere væv, men vi mangler stadig nogle ting, før det kan blive til en mulighed i klinisk praksis,” fortæller en af forskerne bag reviewet, forskningsleder og lektor Alireza Dolatshahi-Pirouz fra Department of Health Technology ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
Reviewet er publiceret i Science.
Flere bump på vejen
Det er ikke svært at forestille sig, at kun fantasien sætter grænserne for, hvad man ville kunne med sådan en teknologi. Der er heller ingen tvivl om, at fremtidens sundhedsteknologi kommer til at ændre rigtig meget ved den måde, som patienter bliver behandlet på.
Lige nu eksisterer der dog nogle lavpraktiske problemer, som forskere forsøger at løse for at bringe sundhedsteknologierne, herunder muligheden for at bioprinte væv eller organer ”on demand”, og det er netop de problemer, som bliver adresseret i reviewet.
Det første konkrete problem er, hvordan man leverer cellerne til kroppen, for at de bliver, hvor de skal være.
Det nytter med andre ord ikke, at man vil implantere leverceller hos en person med en leverskade, og levercellerne så fiser rundt i hele kroppen.
I dag forsøger man med forskellige biomaterialer at få cellerne til at blive det rette sted i kroppen, men med biomaterialer indkapsler man cellerne, og det er en begrænsning for cellernes vækst og kan meget hurtigt resultere i, at der ikke er nok celler til at udbedre en eventuel skade.
”Der er milliarder og atter milliarder af celler i kroppen, så der er behov for mange celler til at kunne gøre en forskel. Derudover kan man i forsøget på at lave nok celler komme til at lave for tykke konstruktioner, og det sætter grænser for at få blod og ilt ind til cellerne. Her adresserer vi, at hvis man vil benytte celleterapi med mange celler i væv eller sågar organer, så kræver det, at man kan gøre det frit for begrænsende biomaterialer,” forklarer Alireza Dolatshahi-Pirouz.
Miniorganer vokser for langsomt
En måde at adressere problemstillingen er ved meget nøjagtigt at printe væv og organer, så de har præcis den struktur, form og funktion, som de skal have.
I dag kan man egentlig godt printe celler og sågar cellelag, men det kniber med at få den rigtige tredimensionelle struktur.
I reviewet har forskerne undersøgt, hvor langt vi egentlig er kommet inden for det område, og denne forskningsgennemgang viser, at det ganske vist er muligt at printe tredimensionelle vævsstrukturer, hvis man bruger et biomateriale, og at man kan implantere de tredimensionelle strukturer i kroppen.
Det kommer så med de ovennævnte problemstillinger.
En anden mulighed, der bliver forsket meget i, er i brugen af såkaldte bioprintede organoider, der er en slags miniorganer, som både kan dyrkes i laboratoriet og printes.
Problemet med begge disse løsningsforslag er dog tid.
Det tager mange uger at dyrke en organoid, og de allerede eksisterende printere er også håbløst langsomme. Ligger en patient på operationsbordet, skal lægerne nok ikke skele til hverken den ene eller anden af de her løsninger.
”Organer og væv har en særlig struktur og strukturering af celler, og den skal vi kunne genskabe hurtigt i et bioprintet materiale, så når vi sætter organvæv eller muskelvæv ind i kroppen, besidder vævene allerede den funktion og struktur, som de skal have. Det kræver, at vi forstår den særlige arkitektur i hvert væv, og at vi kan genskabe den omkring et stillads, vi bygger vævet op omkring med en bioprinter. Ellers får for eksempel en hjertemuskel ikke den kraft, som hjertet skal have,” siger Alireza Dolatshahi-Pirouz.
Stamceller kan komme i spil
Alireza Dolatshahi-Pirouz fortæller, at stamceller også kan komme til at spille en vigtig rolle i fremtidens vævserstattende celleterapier.
Stamceller har den fordel, at de kan dele sig og blive til en hvilken som helst celle i kroppen.
Stamceller benyttes allerede i dag i forskellige sammenhænge, og erfaringer fra den brug viser, at stamceller udskiller vækstfaktorer, som får væv til at hele hurtigere, og dermed kan være med til at sikre bedre integration mellem nyt og gammel væv.
Helt specifikt ser Alireza Dolatshahi-Pirouz en fremtid, hvor personer allerede ved fødslen får taget nogle stamceller fra navlestrengen, og at de stamceller så kan benyttes til at danne nye organer og væv, hvis personerne senere i livet kommer til skade eller bliver syge.
De samme celler kan også benyttes til at skabe alle de nødvendige celler og lag i et givent væv.
”Vi vil gerne frem til et sted, hvor vi kan printe celler i de relevante tredimensionelle strukturer med den rigtige arkitektur uden brug af biomaterialer. Der er vi ikke endnu. Organoider er også interessante, men vi ved faktisk ikke, om de kan finde på at vokse uhæmmet, når de først er inde i kroppen, og det kan været et problem. Derfor vil de indtil videre egne sig bedst til forskning. Der er taget nogle interessante skridt i den rigtige retning, men vi kan også se, at vi står over for nogle problemer, som skal løses, og som nok også vil blive løst i fremtiden,” siger Alireza Dolatshahi-Pirouz,
