Emberi szöveteket nyomtatnak 3D-ben Pécsett

– Elmagyarázná a laikusok nyelvén, mi is az a 3D-s sejtnyomtatás?

– A szervekre, illetve a szervek laboratóriumban is alkalmazható modelljeire mindig szükség van. Hogy miért? Ha egész szervről beszélünk, egyszerű megérteni, hiszen mindenki hallott olyan transzplantációról, ahol nagy probléma, hogy nincs elég donorszerv. Akkor azonban, amikor nem egy szervet kellene beültetni, hanem mondjuk egy sportsérüléssel tönkrement térdízülethez egy pontosan illeszkedő porcot kell létrehozni, azt biológiai szövetnyomtatóval tudjuk a legjobban produkálni.

– Miért nem elég csak sejteket szaporítani, miért kell nyomtani?

– Amennyiben a sejteket csak úgy magukban, egy műanyag lapon tenyésztjük, azok – a saját őssejtjeink is – teljesen elvesztik azt a képességüket, hogy porccá alakuljanak. Szükségük van a szoros sejt-sejt közötti kapcsolatra, kell a többi sejt támogatása, a megfelelő számú sejt megfelelő mintázatban, mert csak ez esetben képesek a porcforma felvételére, a porccá alakulásra. Ez az egyszerű magyarázat. A nyomtatás azért szükséges, mert olyan gélben történik a sok-sok sejt egymás mellé, mintára nyomtatása, amelyben azok ott maradnak, nem mászkálnak el, megtalálják egymáshoz a kapcsolatot, és közben tápanyagokat adhatunk hozzájuk, hogy a porccá válás útján végig tudjanak menni, és így legyen belőlük beültethető porc.

– Elnézést a laikus kérdésért, de esetünkben mi a „tinta”?

– A tinta ez esetben a sejt.

– Először megfelelő mennyiségű sejtet tenyésztenek, és utána kezdődik a nyomtatás?

– Ez így van. Először nagyon sok sejtre van szükség, utána lehet belőlük – ahogy ön mondta – „tintát” formálni. A tintahasonlatnál maradva itt is van piros, sárga, kék, zöld tinta. Eddig őssejtekről beszéltem, de differenciáltathatunk előre bizonyos irányokat. Ez zajlik le a szervezetünkben is, vannak őssejtjeink, és attól függően, hogy mi kell – csont, porc, immunsejt – más-más irányokba indulnak, ahonnan nem nagyon fordulnak vissza, végigmasíroznak a kiválasztott úton, és olyan sejtek képződnek belőlük, amilyenre szükség van. Ezekből, a már „feladatot választott” sejtekből kell sok. Amikor a különféle sejtekből már elegendő áll rendelkezésre, akkor össze is keverhetők, hiszen ha a sejteket a megfelelő mintázatban nyomtatjuk egymás közelébe, akkor már tudják, hogy melyiknek kivel kell kapcsolatba lépnie ahhoz, hogy a kívánt szervünkben folyó feladatok ellátására képes szövet képződjön belőlük. Ha a sejteket tintaként képzeljük el – mondjuk az idegsejt a sárga tinta, az izomsejt a kék tinta –, majd megfelelő mintázatba nyomtatjuk őket, akkor a sárga nyúlványok elérik a kéket, azaz az egymáshoz közel álló sejtek egymásra is hatással lesznek, kapcsolatot létesítenek, és – a fenti gondolatsort folytatva – mozgatható izommá válnak egyedi sejtek halmaza helyett.

– Hol tart ez a technológia világszerte és itt, Magyarországon?

– Világszerte eléggé előrehaladott, de mi sem vagyunk nagyon elmaradva. Magyarországon ez a technológia elsősorban a laboratóriumi felhasználás területére korlátozódik. Ezekhez a szövetekhez – ahogy arra ön is rávilágított – nagyon sok sejtre van szükség. Mivel mi, emberek elég nagyméretűek vagyunk, így a szöveteink létrehozása is gigászi mennyiségű sejtet igényel, ezeknek az előállítása, felszaporítása eléggé idő- és pénzigényes folyamat. Nagyon sok sejtet fenntartani és a megfelelő mintákat nyomtatni nem könnyű dolog. Számos helyen a világban – köztük nálunk is – arra használjuk ezt a technológiát, hogy megismerjük a sejtjeink között végbemenő folyamatokat. Tesszük ezt annak reményében, hogy szerveink és azok betegségeinek megfelelő modelljeit állítjuk elő. Ezek az élő szövetmodellek, élő pici májak, izomszövetkék, idegsejthálózatok, mini agyak segítenek a betegségeink megértésében, hatékony terápiák, gyógyszerek tervezésében. A mi laboratóriumunkban két irányban vizsgálódunk, az egyik a csecsemőmirigy, a másik a tüdő és a tüdőrákkal kapcsolatos vizsgálatok. De vannak kollégáink, akik például az idegrendszer vizsgálatára szeretnék használni a nyomtatót.

– Mikorra várható kézzelfogható, valódi eredménye mindennek hús-vér embereknél?

– Ahogy én látom, nagyon rövid időn belül. Például baleseti vagy sportsérülések esetén a nyomtatott szövetek porc- és csonthasználata már ma sem fikció. A bonyolultabb szövetekre, egész szervekre még várni kell, de itt sem évtizedekről beszélünk már. Továbbá a gyógyszerfejlesztés területén is áttöréseket hozhatnak a nyomtatott szervek a betegségek jobb megismerésével, a tesztelési lehetőségek finomodásával. Az, hogy a kutatók vagy a gyógyszergyárak által kigondolt rendszerek és gyógyszer-kombinációk jól működnek-e, a 3D szöveteken tesztelhetők. Egyénenként/betegenként is létrehozhatók szövettenyészetek, amelyeken szükség esetén akár egy daganat elleni terápia potenciális hatékonysága is tesztelhető.

– Kifejtené ezt a gondolatot?

– Van olyan beteg, akinél néhány, relatíve nem túl drága kemoterápia teljes mértékben le tudja fedni a beteg sejteket, és ezzel tökéletesen kiirthatók, másnál pedig a nagyon drága immunterápiára van szükség. A jövőben nem minden beteg fogja ugyanazt a kezelést kapni, hanem mindenki azt, amire szüksége van. Egyelőre ez még nem triviális. Daganatterápiában nem új tüdőről beszélek, nem arról, hogy valakinek kiveszik a tüdejét és csinálunk helyette másikat, hiszen ez daganat esetében nem is biztos, hogy meggyógyítaná a beteget. Mi ahhoz szeretnénk hozzájárulni, hogy egyénre szabott szövettenyészetek felhasználásával biztosítsuk az utat a betegség megértéséhez és a gyógyuláshoz.

– Ez azt jelenti, hogy a jövő útja a személyre szabott gyógyszerek előállítása?

– Ilyen messzire most nem mennék, beszéljünk inkább személyre szabott gyógyszer-kombinációkról. Az a célunk, hogy minél hatékonyabb és minél kevesebb mellékhatást okozó gyógyszer előállításához járuljunk hozzá. Az sem triviális kérdés, hogy milyen dózisban adhatók a gyógyszerek, ez irányban is folynak a kutatásaink. Az általunk előállított szöveti rendszerek a leghatékonyabbak ilyen kutatásokra is, mert ezeken a szöveteken látszik, ha rosszul érzik magukat, látszik, ha a sejtek szelektíven pusztulni kezdenek, azaz úgy reagálnak egy-egy készítményre, készítménykombinációra, mint például egy igazi máj, csak laboratóriumi méretűen pici. Egy tradicionális sejtkultúrában mindez nem megfigyelhető. Csak a komplex szövettenyészetek tudnak választ adni az ilyen és hasonló kérdésekre.

– A kinyomtatott sejtek képesek önmagukat reprodukálni, tovább fejlődni?

– Igen, de amennyiben kitöltik a rendelkezésükre álló teret és minél többen kezdenek el hatni egymásra, elkezdenek megváltozni. Az őssejt példájánál maradva: önmagában semmire sem jó abból a szempontból, hogy ha levegőre, toxikus anyagok eltávolítására van szükségünk, mert nem tudja egyik funkciót sem, amire a tüdőnk vagy a májunk képes. Ha azonban fogjuk az őssejtet, a megfelelő környezetbe helyezzük, kinyomtatjuk és a szomszédai a megfelelő helyen, különféle hatóanyagok hozzáadásával hatnak rá, akkor attól függően, hogy mit adtunk hozzá, lesz belőle az általunk áhított szövet vagy egy egész szerv, például máj. Ez képes lesz epét termelni, képes lesz olyan fehérjéket termelni, amelyek megszabadítanak minket a toxikus anyagoktól. Amikor ténylegesen képesek a májsejt funkciójára, akkor nem kezdenek el osztódni, mint az őrült; nem úgy kell elképzelni, hogy megállíthatatlanul osztódnak és sosem állnak meg, hanem amint betöltik a teret, megtalálják a megfelelő szomszédukat, azokkal kapcsolatot létesítenek, végzik a máj funkcióját. Ha kinyomtattunk egy mintázatot, méretet adtunk neki, az olyan és akkora is marad. Erre önmagában nem képes az őssejt, de képessé tehető. Önmaga reprodukálására mindenféle szövet képes, de ha nincs a szomszéd sejtek kontrollja alatt, akkor bármekkorává nőhetne. A pici nyomtatott szövetkék sem nőnek tovább, csak akkor, ha daganatos sejteket használunk a normál, egészséges sejtekkel szemben. Ha olyan szövetet akarunk előállítani, ami a saját szervezetünkre jellemző – csont, tüdő, vese –, akkor az a jó, ha behatárolt a növekedés. Ezt csak úgy tudjuk elérni, ha nyomtatjuk a háromdimenziós szöveteket. Az időfaktor sem kihagyható, ez a negyedik dimenzió, ami alatt a 3D-ben kinyomtatott szövet jól működő, funkcióképes szövetté alakul. A tüdő esetében például, ha azt akarjuk, hogy képes legyen a gázcserefunkcióra, akkor a nyomtatás után a levegővel, a levegő nyomásával is érintkeznie kell. Csont esetében nyomás alá kell kerülnie a kinyomtatott szövetnek, hogy a beültetés után elbírja tulajdonosa tömegét. Mindez azt bizonyítja, hogy megfelelő fizikai behatásra is szükségük van a frissen készült szöveteknek ahhoz, hogy a szervre jellemző funkciót is képesek legyen elvégezni.

– Hol kapcsolódik mindehhez az ön nevéhez fűződő biotechnológiai mesterképzés?

– A mesterképzésen belül van szövettenyésztési specializáció. Olyan képzési forma, amihez a biotechnológiából nagyon sokat kell tudni a hallgatónak, hogy azt mondhassuk rájuk, hogy megértik a sejteken belül és a sejtek között végbemenő folyamatokat, mert csak így tudják majd befolyásolni azokat. Ahhoz, hogy tudják, hogy egy-egy szervnek a készítéséhez milyen környezetre van szükség, jól kell tudniuk az immunológiát, az élettant, a biofizikát és még sok mindent. Nem véletlenül mesterképzés keretén belül oktatjuk, és ezután is még jó sokat kell tanulniuk, hogy ténylegesen szerveket tudjanak előállítani. Valójában az is volt a cél annak idején, hogy legyenek Magyarországon olyan szakemberek, akik el tudnak indulni a megfelelő irányba. Nagyon keresettek a hallgatóink, lasszóval fogják szerte a világban a nálunk képzetteket, a mi, talán kicsit önző célunk ezzel szemben, hogy a végzettek itthon maradjanak, itt erősítsék ezt a vonalat, hiszen a biotechnológiában, a szövetkészítésben rejlő lehetőségek határtalanok.