Biotištěné orgány skutečností už za dvě desetiletí?

V posledních letech se 3D tisk objevil jako jedna z možných technologií pro oblast transplantací orgánů. Lékaři již používají 3D tištěnou kůži k léčbě popálenin a hojení ran, letos došlo k prvnímu úspěšnému použití 3D tištěné chrupavky k rekonstrukci ucha. Biotechnologické firmy vyvíjející 3D tisk orgánů  jsou schopné připravovat stále složitější tkáně. Společnosti, jako je např. Vital3D, zapojují nejmodernější technologie a zaznamenávají pozoruhodné výsledky.

Poptávka po transplantacích orgánů roste a zároveň je po celém světě nedostatek dárců. Vědci pracují na využití 3D tisku k výrobě i tak složitých struktur, jako jsou játra, srdce a ledviny. Některé nedávné úspěchy naznačují revoluční efekt, který by 3D tisk mohl mít na poli zdravotnictví v příštích několika desetiletích.

Nedávné úspěchy v biotechnologii

V poslední době bylo dosaženo několika pozoruhodných úspěchů ve výrobě 3D tištěných tkání pro výzkumné aplikace. Vědci například vytvořili malé modely, které replikují složité struktury lidských ledvin, a 3D tištěná srdeční tkáň od jedné laboratoře byla úspěšně transplantována zvířatům.

Podle Vidmantase Šakalyse, generálního ředitele Vital3D, biotechnologické společnosti, která se specializuje na 3D biotisk, vyžaduje krok od tisku tkání pro výzkumné aplikace k transplantaci 3D tištěných orgánů lidským pacientům velkou technickou inovaci, vzhledem ke všem výzvám, které s tím souvisejí.

Překonávání problémů prostřednictvím biotechnologií

Jedním ze základních problémů je složitost lidských orgánů, které se skládají ze složitých struktur a různých typů buněk s vysoce specializovanými funkcemi. Aby mohly být replikovány propracované struktury orgánů, biotiskárny musejí být extrémně přesné. Ale musí být také schopny pracovat rychle, protože jako surovinu používají živé buňky. K řešení problému rychlosti a přesnosti vyvážení využívá Vital3D špičkovou technologii femtosekundového laseru, který pracuje rychle s přesností až 1 mikrometr (miliontina metru).

Dalším problémem je biokompatibilita. Aby takto vytištěné orgány zůstaly po transplantaci životaschopné a zdravé, musejí mít funkční krevní zásobu a být kompatibilní s tělem příjemce. Proto musí být v tištěných tkáních a orgánech vytištěna také síť krevních cév a přijata opatření, která zabrání imunitnímu systému příjemce odmítnout transplantovaný orgán.

Existují i regulační problémy. Kromě technických složitostí je nutno zajistit, aby orgány vytištěné 3D tiskem splňovaly lékařské standardy a získaly regulační souhlas. Musí projít důkladným testováním a certifikací, aby byla zaručena jejich bezpečnost a účinnost pro klinické použití, přičemž se zdůrazňuje důležitost vyvážení technologických inovací s dodržováním předpisů.

Možný časový plán transplantací

Vzhledem ke složitosti, která je s biotiskem spojena, je pro odborníky v oboru obtížné poskytnout přesnější odhad, kdy se 3D tištěné orgány stanou životaschopným řešením nedostatku dárcovských orgánů. Přesto v této oblasti panuje optimismus. Očekává se, že k prvním transplantacím biotištěných orgánů by mohlo dojít již během příštích 15 až 20 let. 

3D tištěné orgány by mohly snížit testování na zvířatech v lékařském výzkumu

Pokroky v 3D tisku orgánů nabízejí humánní alternativu k testování na zvířatech. Tato inovativní technologie nejen dodržuje etické standardy, ale také zvyšuje vědeckou přesnost a připravuje cestu pro personalizovanější a účinnější léčbu.

V oblasti vědeckého výzkumu, zejména v lékařském a farmaceutickém sektoru, je testování na zvířatech převládající metodou. Tato praxe se však stále více považuje za eticky kontroverzní a existují otazníky o její vědecké platnosti. Počet zvířat použitých na celém světě k pokusům se odhaduje  navíce než 115 milionů ročně.

3D tisk orgánů je slibným řešením. Podporuje nejen vědeckou integritu, ale také řeší etická dilemata spojená s testováním na zvířatech a potenciálně významně snižuje závislost na zvířatech ve výzkumu.

3D tištěné orgány předčí zvířecí modely v přesnosti

Orgány tištěné 3D biotiskem přinesou revoluci ve způsobech, jak přistupujeme k objevům léků a medicíny. Tato technologie umožňuje vysoce výkonnou výrobu a umožňuje rozsáhlé testování za různých podmínek. Navíc využívá specifické buňky konkrétního pacienta, čímž se otevírá cesta pro personalizovanou a účinnější léčbu.

Pokud jde o vědeckou hodnotu, přizpůsobitelné 3D tištěné orgány nabízejí ve srovnání s tradičními zvířecími modely přesnější replikaci lidské anatomie a fyziologie.  Jsou tak přímočařeji použitelné pro otázky lidského zdraví. Tato technologie navíc otevírá nové cesty pro zkoumání a pochopení vzácných, geneticky podmíněných chorob, což zvířecí modely tolik neumožňují.

Problémy při vyvažování inovací a etických překážek

Cesta k tomu, aby se 3D tisk orgánů stal běžnou alternativou k testování na zvířatech, není bez problémů. Vývoj standardizovaných protokolů a potvrzení účinnosti technologie jsou klíčové pro její širší uplatnění. Dosažení konzistentních a opakovatelných výsledků je zásadní pro získání regulačního souhlasu a širokého veřejného přijetí. Významnou roli v tomto procesu mají regulační subjekty, jako je např. americká FDA (Food and Drug Administration). Zatímco 3D tisk orgánů snižuje některá etická dilemata spojená s testováním na zvířatech, vyvolává nové obavy týkající se použití lidských buněk a tkání. Na řešení těchto etických problémů a získání veřejného souhlasu závisí, jak brzy se tato technologie stane široce rozšířenou.

Integrace 3D tisku orgánů do běžných výzkumných postupů pak závisí na schopnosti vědců pracovat s touto technologií, její dostupnosti a vytváření uživatelsky přívětivých platforem.

Širší implikace a budoucí směry

Důsledky 3D tisku orgánů dalece přesahují oblast testování na zvířatech. Cílem je předefinovat celé spektrum lékařského a farmaceutického výzkumu a zahájit éru spolehlivějšího, nákladově efektivnějšího a humánnějšího vědeckého výzkumu. V regenerativní medicíně a tkáňovém inženýrství je příslibem tisk funkčních orgánů pro transplantace, potenciálně zmírňuje nedostatek dárcovských orgánů a snižuje závislost na imunosupresivních lécích. Kromě toho by 3D tištěné organoidy mohly napomoci při výzkumu rakoviny a mohly by být životně důležité při dlouhodobých vesmírných misích. (Organoid je miniaturizovaná a zjednodušená verze orgánu vyráběná in vitro ve třech rozměrech, která navíc vykazuje realistickou mikroanatomii (zdroj Wikipedie).) 

O Vital3D

Vital3D, založená v roce 2021, je průkopnická biotechnologická společnost se sídlem v Litvě, která se věnuje inovaci a hledání pokročilých řešení v lékařském výzkumu, objevování léků a regenerativní medicíně. Tým odborníků představil převratnou technologii 3D biotisku zaměřenou na překlenutí mezery mezi nabídkou a poptávkou orgánů. Specializuje se na 3D tisk lidských orgánů, zejména ledvin. Více zde: Vital 3D