Η ιδέα ότι στο μέλλον θα μπορούμε να παραγγέλνουμε ένα νεφρό κομμένο και ραμμένο στα μέτρα μας ακούγεται σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας. Κι όμως, στα εργαστήρια του Πανεπιστημίου Rice στο Χιούστον του Τέξας, αυτό το σενάριο πλησιάζει εντυπωσιακά την πραγμάτωσή του.
Και το εγχείρημα γίνεται ακόμη πιο ενδιαφέρον καθώς φέρει και ελληνική υπογραφή!
Στην πρώτη γραμμή της παγκόσμιας επιστημονικής καινοτομίας, ο καθηγητής Βιοϊατρικής και Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής Louis Calder και διευθυντής του Εργαστηρίου Βιοϋλικών του Κέντρου Αριστείας στη Μηχανική Ιστών και του Εργαστηρίου JW Cox για Βιοϊατρική Μηχανική στο Rice, Αντώνης Μίκος και η μεταδιδακτορική ερευνήτρια Βασιλική Κολλιοπούλου πρωταγωνιστούν σε ένα εγχείρημα που φιλοδοξεί να κάνει πραγματικότητα τα νεφρά “on demand”.
Σε συνεργασία με το Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, η διεπιστημονική ομάδα ερευνητών από το πανεπιστήμιο Rice εξασφάλισε χρηματοδότηση που φτάνει έως τα 24,8 εκατομμύρια δολάρια για τα επόμενα πέντε χρόνια, με αποστολή να αναπτύξει βιοεκτυπωμένους, αγγειοποιημένους νεφρικούς ιστούς κατά παραγγελία, ικανούς να ενισχύσουν τη νεφρική λειτουργία σε ασθενείς με νεφρική νόσο.
Η χρηματοδότηση προέρχεται από το πρόγραμμα «Εξατομικευμένος Αναγεννητικός Ανοσοεπαρκής Νανοτεχνολογικός Ιστός» (Personalized Regenerative Immunocompetent Nanotechnology Tissue, PRINT) στο ARPA-H, έναν οργανισμό του Υπουργείου Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών των ΗΠΑ.
Το PRINT θα αξιοποιήσει τεχνολογία αιχμής στη βιοεκτύπωση και την αναγεννητική ιατρική ώστε να δημιουργηθούν εξατομικευμένα ανθρώπινα όργανα που δεν θα απαιτούν δια βίου ανοσοκατασταλτική αγωγή, μια εξέλιξη που θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι στις μεταμοσχεύσεις.
Βιομελάνια που μιμούνται φυσικούς ιστούς
Ο καθηγητής Αντώνης Μίκος μαζί με τη μεταδιδακτορική ερευνήτρια Βασιλική Κολλιοπούλου αναλαμβάνουν μια από τις πιο κρίσιμες προκλήσεις του έργου, την ανάπτυξη προηγμένων βιομελανιών, αξιοποιώντας τη μακρά εμπειρία τους στην ανάπτυξη βιομελανιών που μιμούνται φυσικούς ιστούς.
«Πρόκειται για ειδικά μελάνια τρισδιάστατης εκτύπωσης που μπορούν να φιλοξενούν ζωντανά κύτταρα, να μιμούνται το μικροπεριβάλλον των ιστών και να διατηρούν τη βιωσιμότητά τους μέχρι τη στιγμή της εμφύτευσης» εξηγεί η Δρ Βασιλική Κολλιοπούλου.
Σύμφωνα με την Ελληνίδα επιστήμονα, η περίπλοκη ανάπτυξη αυτών των βιομελανιών αποτελεί μια σημαντική επιστημονική πρόκληση, καθώς πρέπει όχι μόνο να υποστηρίζουν τα κύτταρα αλλά και να διευκολύνουν τη διαδικασία αγγείωσης, ένα κρίσιμο στοιχείο που θα καθορίσει τη μακροζωία και την αποτελεσματικότητα των βιοεκτυπωμένων ιστών μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
credits: Rice University
«Πρόκειται για εξαιρετικά πολύπλοκα υλικά που όχι μόνο πρέπει να είναι σε θέση να μιμούνται το μικροπεριβάλλον των ιστών, αλλά να μπορούν να διατηρούν ζωντανά τα κύτταρα κατά την περίοδο καλλιέργειάς τους πριν από την εμφύτευσή τους», προσθέτει.
Τα εμφυτεύσιμα νεφρικά μοσχεύματα θα δημιουργούνται από κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, σε συνδυασμό με αυτά τα εξειδικευμένα βιομελάνια, ώστε να ενισχύουν τη νεφρική λειτουργία σε άτομα με νεφρική νόσο, μειώνοντας παράλληλα τον κίνδυνο της απόρριψης.
Αυτή η έρευνα αξιοποιεί την εκτεταμένη εμπειρογνωμοσύνη που έχει ήδη αποκτήσει ο Δρ. Μίκος και η ομάδα του στο Εργαστήριο Βιοϋλικών του Πανεπιστημίου Ράις, μια ερευνητική υποδομή που είναι γνωστή για τη σημαντική συμβολή της στον τομέα των βιοϋλικών και της αναγεννητικής ιατρικής.
Ο πρωταρχικός στόχος είναι η δημιουργία μιας ισχυρής βιβλιοθήκης βιομελανών που θα μπορούν να προσαρμοστούν στις μοναδικές ανάγκες διαφορετικών ασθενών, καθιστώντας έτσι την εξατομικευμένη ιατρική μια βιώσιμη πραγματικότητα.
«Είμαστε πραγματικά ενθουσιασμένοι που συμμετέχουμε σε ένα τόσο σημαντικό έργο και που μπορούμε να συμβάλουμε στη μελλοντική φροντίδα των ασθενών», σημειώνουν οι Έλληνες επιστήμονες.
Απαιτείται συνένωση δυνάμεων
Ο καθηγητής Μίκος τονίζει ότι το έργο βασίζεται σε μια μακρά ιστορία συνεργασίας μεταξύ ερευνητών στο Rice, στο Ινστιτούτο Αναγεννητικής Ιατρικής Wake Forest και στο Πανεπιστήμιο του Maryland. Στους εταίρους του προγράμματος περιλαμβάνονται επίσης η εταιρεία PrintBio Inc. και το University of Texas at El Paso, ενισχύοντας τη διασύνδεση ακαδημαϊκής έρευνας και βιομηχανίας.
«Όπως ακριβώς η μηχανική ιστών θεωρείται μια επιστήμη που απαιτεί τη σύγκλιση πολλών διαφορετικών επιστημονικών κλάδων, έτσι και οι μηχανισμοί χρηματοδότησης του ARPA-H, όπως το PRINT, επιτρέπουν τη σύγκλιση διαφορετικών εργαστηρίων και διαφορετικών ιδρυμάτων που συνεισφέρουν διαφορετική εμπειρογνωμοσύνη, η οποία απαιτείται για την αντιμετώπιση ενός σημαντικού προβλήματος υγειονομικής περίθαλψης, σε αυτήν την περίπτωση, της νεφρικής νόσου».
Παράλληλα, υπάρχουν σαφή σχέδια για τη δημιουργία μιας κλιμακούμενης διαδικασίας παραγωγής και εμπορικής αξιοποίησης εξατομικευμένων βιοεκτυπωμένων οργάνων και ιστών, ώστε τα «νεφρά κατά παραγγελία» να μην παραμείνουν μια εργαστηριακή επιτυχία αλλά να φτάσουν πραγματικά στους ασθενείς.
Και η ανάγκη είναι τεράστια. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, περίπου 120.000 άνθρωποι βρίσκονται σήμερα σε λίστες αναμονής για μεταμόσχευση οργάνων, ενώ πραγματοποιούνται περίπου 45.000 μεταμοσχεύσεις ετησίως. Ακόμη κι όταν η μεταμόσχευση στεφθεί με επιτυχία, τα όργανα έχουν μέση διάρκεια ζωής 15 έως 23 χρόνια και απαιτούν δια βίου ανοσοκατασταλτικά φάρμακα.
Αν το πρόγραμμα PRINT πετύχει, θα μπορούσε να μειώσει δραστικά τους χρόνους αναμονής, να εξαλείψει την ανάγκη ισόβιας ανοσοκαταστολής και να ανοίξει τον δρόμο για βιοεκτυπωμένες λύσεις και για άλλα όργανα στο μέλλον.
Όπως επισημαίνει ο υπεύθυνος του προγράμματος PRINT, Ryan Spitler, το εγχείρημα είναι εξαιρετικά απαιτητικό και προϋποθέτει σημαντικές ανακαλύψεις στην παραγωγή κυττάρων, στον σχεδιασμό βιοαντιδραστήρων και στην τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης, ώστε να αναπτύσσονται όργανα που λειτουργούν όπως τα φυσικά.
Αν όμως το πρόγραμμα πετύχει, δεν θα προσφέρει απλώς ταχύτερη πρόσβαση σε νέα όργανα, αλλά θα αλλάξει θεμελιωδώς την ίδια τη μεταμόσχευση, ανοίγοντας τον δρόμο για βιοεκτυπωμένες λύσεις για αρκετά όργανα στο μέλλον.
Πηγή: Πανεπιστήμιο Rice
