3D-printer skal bygge hjerte

Forskere arbeider med en 3D-printer som kan bygge hele organer som kan settes direkte inn i kroppen.

Publisert

Visste du

565 dansker venter for tiden på et nytt organ, men siden bare tolv prosent av befolkningen er registrert i Donorregisteret, er det mange som ikke får foretatt den viktige organtransplantasjonen i tide.

Bare i år 2008 døde 56 dansker på venteliste fordi de ikke rakk å få et organ, og tallet har vært stigende de siste årene.
 

Framtidens alkoholikere vil kunne erstatte sin slitte lever med et ny, laget av sine egne stamceller.

Storrøykere kan få bygget en helt ny, ren lunge.

Og alle med hjertefeil får skiftet ut deler av, eller hele, hjertet med et nytt, laget fra bunnen i et laboratorium.

Det høres merkelig ut, men metoden er enda mer utrolig: De blir printet ut med en såkalt 3D-printer.

Teoretisk evig liv

– Å printe ut hjertet er det ultimate målet. Når man kan printe hjertet, vil jeg påstå at man i teorien kan leve evig, sier oppfinneren, Jeremie Pierre Gay.

Den 28-årige franskmannen har slått ned seg i Aalborg, hvor han selv er i gang med å bygge en 3D-printer som minner om en blekkprinter, hvor forskjellen imidlertid er at 3D-printeren også kan printe oppover i høyden og med mange forskjellige materialer.

Sammen med stamcelleforskere fra Aalborg Universitet håper han i fremtiden å kunne printe med levende celler, som lag på lag kan settes sammen og erstatte vitale kroppsdeler, noe man allerede arbeider iherdig med i USA (se video i bunnen av artikkelen).

– Selvfølgelig er det mulig. Det kommer til å skje før eller senere. Jeg vet ikke når, men det kommer absolutt til å skje, sier førsteamanuensis Vladimir Zachar fra Laboratoriet for Stamcelleforskning på Aalborg Universitet.

– Vi kommer til å se det i vår tid

– Jeg tror det vil komme et nytt bioteknologisk firma som tar hånd om stamcellene dine. Den dagen du får bruk for et nytt hjerte, vil de lage et individuelt tilpasset hjerte til deg.

– De ser på hvilke feil hjertet ditt har, reparerer det i sin programvare og printer ut et nytt. Deretter går du på sykehuset med ditt nye, skreddersydde hjerte og får foretatt operasjonen, forteller Gay.

Han gjetter at det vil gå 20-25 år før man kan printe ut vev som kan settes inn i kroppen og erstatte defekte deler av organer.

– Å kunne printe et helt organ vil ta lengre tid. Jeg vil si 40-50 år, så det er jo ikke så langt ute i fremtiden. Jeg tror vi vil se det i vår livetid. Den forventede levealderen vil bli mye lengre, spår han.

Organer printes lag på lag

Inspirasjonen kommer fra professor Gabor Forgacs, som leder en gruppe forskere på University of Missouri i USA.

Der er de allerede i gang med de første forsøkene med 3D-printere som kan printe med stamceller og i bokstavelig forstand bygge organer helt fra bunnen.

Amerikanernes organprinter fungerer etter samme prinsipper som en vanlig blekkprinter.

(Illustrasjon: iStockphoto)
(Illustrasjon: iStockphoto)

Først legger printeren en tynn bunn av såkalt biopapir, som består av en spesiell gele som celler kan leve i. Deretter blir bioblekket, som består av levende celler, dråpe for dråpe lagt ned i det tynne laget med gele.

Cellene plasseres nøye i et mønster som forskerne har instruert maskinen til å printe etter.

Organiserer seg selv

Når alle dråpene, som hver inneholder omkring 30.000 celler, er på plass ved siden av hverandre på biopapiret, tar naturen over.

Celledråpene flyter sammen, og cellene organiserer seg selv og danner menneskelig vev og blodårer.

Når det første laget er grodd sammen, legges et nytt lag biopapir over, og nye dråper med celler printes ned i geleen.

Prosessen gjentas etasje for etasje, som om man bygget en skyskraper, inntil vevet danner en tredimensjonal struktur. Til sist oppløses biopapiret, lagene fusjonerer og tilbake står det ferdige organet.

De har printet blodårer og nerver

Gabor Forgacs og hans forskergruppe mener at metoden kan brukes til å printe ut et hvilket som helst organ, og siden vevet dannes av pasientens egne stamceller, vil kroppen trolig godta det.

Amerikanerne har allerede vist at de med 3D-printeren sin behersker evnen til å bygge vev.

– Vi har printet fullt biologiske nerve- og blodåretransplantater. Vi er tett på å implantere stykker av blodårer i dyr, og vi har allerede gjort det med nervetransplantatene våre, sier Forgacs til videnskab.dk.

Fosøk på mennesker

De amerikanske forskerne har grunnlagt firmaet Organovo, som om to år vil gjennomføre de samme forsøkene på mennesker, men det vil ta noen lengre tid før firmaet kan selge blodårer og nerver.

– På grunn av behovet for å dyrke store mengder celler og modne de utprintede konstruksjonene, slik at de oppnår de nødvendige biomekaniske egenskapene, vil det ta noe tid før disse transplantatene kan bli masseprodusert til bruk i mennesker, forteller Forgacs.

Vil bygge organprinter i Aalborg

På Aalborg Universitet arbeider Jeremie Pierre Gay og stamcelleforskeren Vladimir Zachar med ideen om å skape en lignende 3D-printer, som kan skape menneskelig vev.

Metoden vil være enklere enn den amerikanske. Først vil man printe en støttekonstruksjon og deretter printe cellene i den.

Målet er å printe enkle kroppsdeler som brusk, knokler, muskel- og fettvev. Inntil videre er prosjektet imidlertid strandet, ettersom det mangler penger til å ansette en ph.d.-student til å arbeide med det.

Men uansett om organprinteren blir utviklet i USA eller Aalborg, er Zachar sikker på at 3D-printere vil bli brukt til å bygge kroppsdeler av stamceller i fremtiden.

– Det er svært sannsynlig. Vi har teknologien til å gjøre det. Vi gjør det ikke i dag, men det er mulig. Spesielt når det kommer til enklere vev, sier han.

Denne You Tube-videoen fra Discovery Channel illustrerer teknikken bak den amerikanske organprinteren:

 ______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Referanse og lenker

Jeremie Pierre Gays hjemmeside

Vladimir Zachars profil

Organprint på University of Missouri

Organovo