Élő, dobogó szív a nyomtatóból!

A technológia ugyanaz, mint az otthonunkban és munkahelyünkön megtalálható tintasugaras nyomtatókban, ám a japán tudós, Makoto Nakamura úgy érzi, küldetése kideríteni, hogy a gépek emberi szerveket is elő tudnak-e állítani.

A szív működéseAz alapötlet az, hogy a nyomtató tintacseppek helyett több ezer sejtet lövell ki másodpercenként, majd háromdimenziós szervvé építi össze őket. "Ez olyan lenne, mintha egy hatalmas felhőkarcolót építenénk mikro méretben, különböző típusú sejtek és más anyagok felhasználásával acélgerendák, beton és üveg helyett" - mondta el a tudós az AFP-nek a Japán középső részén található Toyama városában. "A végső célom egy szív építése" - tette hozzá Nakamura, a Toyama Állami Egyetem tudományos és technológiai kutatóintézetének professzora. Nakamura szerint körülbelül húsz év alatt jutna el egy szív kifejlesztéséig, ez az újítás kikövezné az utat a szívek "tömegtermeléséhez", amelyet a transzplantációra várókba ültetnének be. A páciensből származó sejtekből készült szív megoldaná a kilökődés problémáját is.

A "szervnyomtatás" feljövőben lévő területén Nakamura úgy jellemezte a munkáját, hogy ez a világ legfinomabb háromdimenziós nyomtatott struktúrája élő sejtekkel. A technológia kicsit hasonlít a szeletelt gyümölccsel való munkához: vízszintesen vágják fel a szervet, hogy a kutatók láthassák a sejtsorokat a felszínen. Ha a nyomtató egyesével ejti ki a sejteket a helyükre és sok rétegen keresztül ismétli ezt, akkor egy háromdimenziós szervet kapunk. Ahogyan egy nyomtató különböző színeket tud nyomtatni, úgy ejtene különböző sejteket is.

Nakamurának sikerült egy csövet építenie élő sejtekből. Az átmérője 1 milliméter és dupla fallal rendelkezik, amely két különböző sejttípusból épül fel, hasonlóan az emberi erekben található háromrétegű szerkezethez. Továbbá előállított egy kisebb, egyrétegű 0,1 milliméter átmérőjű hidrogél csövet is, amely olyan vastag, mint az emberi haj. A csövecskéket egy olyan háromdimenziós tintasugaras bionyomtatóval állították elő, amelyet Nakamura csapata a Tokiótól délnyugatra fekvő alapítványi Kanagawa Tudomány és Techológia Akadémiáján fejlesztett ki egy, az idén véget ért hároméves projekt keretében. A nyomtatón be lehet állítani, hogy ezredmilliméter pontossággal hová ejtse le a sejteket és kétpercenként három centiméternyi csövecskét képes előállítani.

A billentyűk működéseNakamura motivációja meglehetősen egyszerű - amennyiben nem áll rendelkezésre elegendő szerv az embereknek, akiknek szükségük volna rá, a tudósoknak kell azokat előállítaniuk. Amikor gyermekgyógyászként éjjel-nappal gyógyította a szívbeteg gyerekeket, rájött arra, hogy vannak olyanok, akik nem reagálnak a hagyományos kezelésre vagy olyan rossz állapotban vannak, hogy nem kaphatnak kezelést. "Csak nézhettem, ahogyan meghalnak" - mondta Nakamura. "A klinikai orvosok nem adhatnak olyan kezelést, amely nem szerepel a tankönyvekben. Abba a reménybe kapaszkodtam, hogy az orvostudomány fejlődik majd és így több életet lehet majd megmenteni." 36 éves korában Nakamura úgy döntött, nem várakozik tovább és egy évtizednyi gyógyító munkát követően kutató lett, remélve hogy ő is hozzátehet valamit a tudományos fejlődéshez. Most, 49 évesen egy volt ápolónővel él házasságban és öt gyermeket nevelnek.

Nakamura elutasítja azt az ötletet, hogy új agyakat vagy új életeket hozzanak létre a nyomtató segítségével. "Nem látom lelki szemeim előtt, hogy az emberek felett álló cyborgokat építsek. Egyszerűen vannak olyan életek, amelyeket meg lehetne menteni, ha rendelkezésre állnának ilyen szervek" - nyilatkozta Nakamura, aki éveket töltött azzal, hogy a műszíveket kutatta, ám rá kellett jönnie, hogy a mechanikus szervek jelenleg még nem jelentenek megfelelő alternatívát a donorszerveknek. Az a gond velük, hogy maguktól nem működnek, nem termelnek hormonokat vagy nem tudják leküzdeni a fertőzéseket.

Egy nap Nakamura rájött arra, hogy a tintasugaras nyomtató által kilövellt tintacseppek körülbelül akkora méretűek, mint az emberi sejtek, vagyis egyenként 10 mikrométer (egyszázad milliméter) átmérőjűek. 2002-ben vásárolt egy Seiko-Epson nyomtatót és megpróbált sejteket kilövellni belőle, ám a tinta szívócsöve eldugult. Telefonált a cég ügyfélszolgálatára, ám amikor megemlítette, hogy sejteket kíván nyomtatni, az ügyfélszolgálatos hölgy udvariasan lerázta. Nakamura azonban nem nyugodott, amíg nem sikerült egy vezetővel beszélnie, akit érdekelt a dolog és technikai támogatást tudott nyújtani.

2003-ban Nakamura megerősítette, hogy a sejtek túlélték a nyomtatási folyamatot, ezzel ő lett az egyik első kutató a világon, aki a tintasugaras technológiával térbeli alakzatot hozott létre élő sejtekből. Annak megelőzésére, hogy a kilökött sejtek ne száradjanak ki és térbeli alakzattá álljanak össze, Nakamura nátrium-alginát oldattal kezeli őket és kalcium-klorid oldatba teszi. Nakamura szerint ez a módszer kikövezi az utat az őssejtekkel történő bionyomtatás számára - amely új, egészséges szervek építését jelentheti. "Tényleg nem tudom, mik lesznek a jövőbeni lehetőségek, de erre a technológiára szükség lesz a jövőben, hogy megtaláljuk az őssejtek helyét."

Copyright AFP [2008] / Translation Medipress

Animációk: HáziPatika.com