Ερευνητές του Rensselaer Polytechnic Institute ανέπτυξαν μια μέθοδο παραγωγής ζωντανού δέρματος με αιμοφόρα αγγεία μέσω 3D εκτύπωσης.
Το συγκεκριμένο επίτευγμα, η σχετική έρευνα για το οποίο δημοσιεύτηκε στο Tissue Engineering Part A, αποτελεί σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία μοσχευμάτων που θα είναι πιο κοντά στο φυσικό δέρμα το σώματός μας.
«Αυτή τη στιγμή, οτιδήποτε υπάρχει ως κλινικό προϊόν είναι περισσότερο σαν εξελιγμένο χανζαπλάστ» είπε ο Πανκάτζ Καράντε, αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιολογικής μηχανικής και μέλος του Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies (CBIS), που ηγήθηκε της έρευνας. «Παρέχει ταχύτερη επούλωση τραύματος, αλλά εν τέλει απλά πέφτει, ποτέ δεν ενσωματώνεται στα αλήθεια στα κύτταρα».
Ένα σημαντικό εμπόδιο σε αυτό είναι η απουσία ενός λειτουργικού αγγειακού συστήματος στα μοσχεύματα δέρματος. Ο Καράντε δούλευε πάνω στο αντικείμενο αυτό για πολλά χρόνια, δημοσιεύοντας ένα από τα πρώτα επιστημονικά άρθρα που έδειχναν πως είναι δυνατόν να ληφθούν δύο τύποι ανθρώπινων κυττάρων, να μετατραπούν σε «βιο-μελάνες» και να εκτυπωθούν σε δομή παρόμοια με αυτή του δέρματος. Έκτοτε ο ίδιος και η ομάδα του συνεργάζονται με ερευνητές του Yale School of Medicine για την ενσωμάτωση αγγειακού συστήματος.
Στο επιστημονικό αυτό άρθρο οι ερευνητές δείχνουν πως αν προστεθούν στοιχεία- κλειδιά (μεταξύ των οποίων ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, που βρίσκονται στο εσωτερικό των αιμοφόρων αγγείων και άλλα κύτταρα, που τυλίγονται γύρω από τα ενδοθηλιακά) με κολλαγόνο από ζώα και άλλα δομικά κύτταρα που κατά κανόνα υπάρχουν σε μοσχεύματα δέρματος, τα κύτταρα αρχίζουν να επικοινωνούν και να σχηματίζουν μια βιολογικά συμβατή αγγειακή δομή μέσα σε μερικές εβδομάδες.
«Ως μηχανικοί που προσπαθούν να προσομοιώσουν τη βιολογία, πάντα εκτιμούσαμε και γνωρίζαμε πως η βιολογία είναι πολύ πιο πολύπλοκη από τα απλά συστήματα που φτιάχνουμε στο εργαστήριο» είπε ο Καράντε. «Ήταν ευχάριστη έκπληξη να ανακαλύψουμε πως, όταν αρχίζουμε να πλησιάζουμε αυτή την πολυπλοκότητα, η βιολογία αναλαμβάνει και αρχίζει να πλησιάσει πιο κοντά σε αυτό που υπάρχει στη φύση».
Όταν οι ερευνητές πέρασαν το μόσχευμα σε ένα ειδικό είδος ποντικού, τα αγγεία από το δέρμα που είχε εκτυπωθεί άρχισαν να επικοινωνούν και να συνδέονται με τα αγγεία του ποντικού. «Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό, επειδή ξέρουμε ότι υπάρχει μεταφορά αίματος και θρεπτικών συστατικών στο μόσχευμα, που το κρατά ζωντανό» είπε σχετικά ο Καράντε.
Για να είναι αυτό χρήσιμο σε κλινικό επίπεδο, οι ερευνητές πρέπει να είναι σε θέση να τροποποιήσουν τα κύτταρα μέσω τεχνολογίας όπως η CRISPR, έτσι ώστε τα αγγεία να μπορούν να ενσωματωθούν και να γίνουν αποδεκτά από το σώμα του ασθενούς. «Δεν είμαστε ακόμα σε αυτό το βήμα, μα είμαστε ένα βήμα πιο κοντά» είπε ο Καράντε.
«Αυτή η σημαντική εξέλιξη υπογραμμίζει τις μεγάλες δυνατότητες του 3D bioprinting στην ιατρική ακριβείας, όπου λύσεις μπορούν να προσαρμοστούν σε συγκεκριμένες καταστάσεις, και εν τέλει σε άτομα» είπε ο Ντιπάκ Βασίσθ, διευθυντής του CBIS. «Είναι ένα τέτοιο παράδειγμα όσον αφορά στο πώς οι μηχανικοί στο Rensellaer αντιμετωπίζουν προκλήσεις που έχουν να κάνουν με την ανθρώπινη υγεία».
