NRK Meny
Normal

Kan gå mot en fremtid uten organdonasjon

Hodeskalle, lever, nyre og hjerte – forskere verden over jobber iherdig med fremstille kunstige organer ved hjelp av 3D-printere.

Hyun-Wook Kang, researcher at Wake Forest University Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) , kidney printer, seeding cells on to a kidney scaffold, the printer seeds differnt types of cells onto various scaffolds including ear cartilage, bone(finger

3D-printere legger celler oppå hverandre, lag for lag. Forskere håper å snart kunne printe ut fullverdige organer.

Foto: WIFM

Mens du leser denne artikkelen gjennomgår trolig noen i verden en eller annen form for transplantasjon, det være seg transplantasjon av nyre, hjerte eller hornhinne.

Organdonasjon har reddet mange liv og vil også gjøre det i årene fremover.

På et tidspunkt kan imidlertid slike donasjoner bli unødvendige, takket være teknologiske og medisinske fremskritt.

– Dette er et veldig spennende og nytt forskningsområde innen medisinen. Det kan potensielt være et veldig viktig gjennombrudd, sier professor Jorge Rakela, ved Mayo Clinic i Phoenix, til CNN.

Han snakker om 3D-printing, en teknologi som har eksistert i en årrekke, men som inntil nylig har vært forbeholdt bygningsindustrien.

I løpet av de siste årene har det skjedd en aldri så liten revolusjon i markedet – 3D-printerne blir stadig mindre i størrelse, de blir kraftigere, mer nøyaktige og tilgjengelig for folk flest.

Dette, kombinert med nye fremskritt innen medisinen, har åpnet opp for helt nye muligheter, nemlig såkalt bioprinting, eller organprinting.

Hva om vi kunne skrive ut et friskt hjerte? En nyre? En lever? Eller en hodeskalle? Det høres ut som science fiction, og det har lenge vært nettopp det, men nå er virkeligheten i ferd med å forandre seg.

Kunstig bein

Dette bildet viser den kunstige beinkonstruksjonen (blått) som ligger inntil innsiden av ekte perlemor, et beinlignende materiale som finnes i en rekke bløtdyr.

Foto: Graham Bratzel / Massachusetts Institute of Technology

– Reparer skadde hjerneskaller

– Det er fortsatt en visjon for fremtiden, men jeg regner med at vi vil være i stand til å printe biomateriale og bein i fremtiden, sier Markus Buehler, professor ved Massachusetts Institute of Technology, til NRK.no.

Buehler har selv forsket på kunstig bein og om dette kan fremstilles ved hjelp av en 3D-printer. Så langt er resultatet lovende.

– Vi bruker en kombinasjon av flere polymerer som etterligner strukturen til naturlig bein. Den nåværende teknologien kan ikke printe ut et materiale som akkurat tilsvarer bein, men den kan printe ut noe som implementerer nøkkelfunksjonene, slik som styrke og hardhet. Dette er egenskaper som karakteriserer hvor godt et materiale kan motstå brudd.

Per dags dato har ikke Buehler og kollegene lyktes med å fremstille kunstig bein på en tilfredsstillende måte, men dersom de skulle lykkes er bruksområdene mange.

En pasient med alvorlige bruddskader skal for eksempel kunne dra nytte av kunstig bein.

– Dette kan brukes for å reparere hjerneskaller og annet beinvev, sier Buehler.

Miniatyr-nyrer

Både i 2011 og 2012 ble det gjennomført nesten 500 organtransplantasjoner i Norge. Rundt 300 av disse var nyretransplantasjoner, ifølge tall fra Stiftelsen Organdonasjon.

Kunstig nyre

En miniatyrnyre har blitt dyrket frem i en petriskål. Målet er å skrive ut full-skala-nyrer i fremtiden.

Foto: University of Queensland

Disse personene fikk altså nyrer donert av andre mennesker.

Forskere over hele verden arbeider med nå med å lage kunstige nyrer, med et håp om at slike donasjoner kan bli unødvendig i fremtiden. På dette området har det allerede skjedd små gjennombrudd.

I fjor klarte en gruppe australske forskere ved University of Queensland å dyrke en liten nyre ved hjelp av stamceller, riktignok på bare to millimeter, i en petriskål.

– Å produsere en kunstig nyre er sannsynligvis det vanskeligste man kan prøve på, sier professor Melissa Little, ifølge Daily Mail.

Little har ledet arbeidet med den kunstige nyren.

– Nyren er et stort organ med 35 forskjellige celletyper som har forskjellige funksjoner. Den har også mange små rørsystem som må være satt opp riktig vei, noe som gjør det til et mye mer komplekst organ enn leveren, bukspyttkjertelen og hjertet, sier Little.

– Bedre medisintesting

Forskergruppa har nå inngått et samarbeid med selskapet Organovo, som har spesialisert seg på 3D-printing av organer.

Sammen skal de australske forskerne og Organovo forsøke å bygge en komplett nyre.

Men sistnevnte selskap tror også bioprintede organer har flere praktiske anvendelsesområder.

– Vi fokuserer på å utvikle et bredt spekter av menneskelig vev og sykdomsmodeller for medisinske oppdagelser, medisinsk forskning og terapeutiske anvendelser, sier Mike Renard, markedssjef i Organovo til NRK.no.

Renard forteller at det kortsiktige målet er å tilby en ny plattform for testing av medisiner. Hvorfor teste medisiner på dyr og i kunstige omgivelser når man kan eksponere et kunstig, men dog naturlig, organ for medisinene?

– Prosessen med å finne medisiner krever nye verktøy som kan tilby bedre innsikt i hvordan en medisin oppfører seg når den brukes på mennesker. Organovos funksjonelle menneskevev har potensial til å i betydelig grad påvirke farten og forutsigbarheten til medisinoppdagelser.

Erstatte organer

Selv om det kortsiktige målet er å tilby tryggere og bedre testomgivelser for medisiner, er det langsiktige målet klinkende klart:

– Rundt 18 personer dør hvert år mens de venter på organtransplantasjon. Det langsiktige målet er å utvikle vev som direkte kan anvendes for å utfylle eller erstatte skadde eller nedbrytende organer.

3D-printet hjerte

Til sammen ble det i 2011 og 2012 gjennomført 62 hjertetransplantasjoner i Norge. Dette er en kompleks transplantasjon som er forbundet med mye risiko.

Håpet er nå at mennesker som trenger nytt hjerte, i fremtiden ikke trenger organet fra en donor, men i stedet kan få et hjerte som er bygd opp av celler fra sin egen kropp.

Forskere ved University of Louisville forsøker nå å gjøre dette med en 3D-printer. Så langt har de lyktes med å fremstille hjerteklaffer og små blodårer ved hjelp av en pasients egne fettceller.

I og med at egne celler brukes, vil man eliminere sjansen for at kroppen frastøter det nye organet.

– Enkleste organet å printe

Stuart Williams, som leder prosjektet, tror at et fullstendig hjerte vil være klart innen fem år. Resultatet vil da være det de kaller et bioficial heart – et slags hybridhjerte som er halvt naturlig og halvt kunstig.

– Vi kan allerede printe individuelle komponenter av hjertet, men vi bygger nestegenerasjons printere som kan bygge opp hjertet fra bunnen av, sier Williams til NRK.no.

Ifølge Williams er hjertet et forholdsvis enkelt organ å kunstig fremstille.

– Hjertet er et av det enkleste- hvis ikke det enkleste – vevet og organet å printe, fordi det er bygd opp av så få celler. Det har egentlig bare en stor funksjon, og det er å trekke seg sammen – å slå, sier Williams til AP.

Det kan riktignok ta flere tiår før kunstige hjerter testes på mennesker.

3D-printer celler for å kurere blindhet

Britiske forskere har for første gang lyktes med å skrive ut levende celler fra øyet ved hjelp av en 3D-printer.

Tanken er å bruke nye friske celler for å reparere skadde netthinner.

Blekkskriveren støter ut levende netthinneceller.

Blekkskriveren støter ut levende netthinneceller.

Foto: University of Cambridge

– Vi bruker et modifisert inkjet skriver-hode for å skrive ut celler som tillater oss å potensielt legge dem ned i svært nøyaktige mønstre og i ulike lag, sier Keith Martin, professor ved universitetet i Cambridge, til NRK.no.

– Vi har vist at vi kan skrive ut 1000 celler per sekund og at disse cellene overlever godt og at de kan bygge nye forbindelser. Dette er første gang at voksne nerveceller i sentralnervesystemet er skrevet ut, forteller Martin.

– Tror du at dere kan kurere blindhet ved hjelp av denne teknologien?

– Vi håper at denne teknologien vil bli nyttig for å behandle sykdommer som fører til blindhet. Det er imidlertid en lang vei dit. I mellomtiden tror vi at denne metoden tilbyr et nytt spennende verktøy i vårt arbeid med å reparere skadde netthinner.