Na drugim piętrze Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, niedaleko banku wind, znajduje się kolekcja wyblakłych odbitek przedstawiających wielkie momenty w historii medycyny. Na jednym z nich starożytny babiloński aptekarz trzyma w górze fiolkę z lekarstwem. Inna przedstawia greckiego lekarza Hipokratesa opiekującego się pacjentem w V wieku p.n.e. Odbitki zostały rozdane lekarzom pół wieku temu przez firmę farmaceutyczną Parke-Davis, która reklamowała je jako historyczny highlight reel. Ale nie trudno odczytać ich obecność w Wake Forest, domu prawdopodobnie największego skupiska futurystów medycznych na planecie, jako ostateczny żart: Czy możesz uwierzyć, jak daleko zaszliśmy?
Z tej historii
Kiedy odwiedziłem instytut, w starym tytoniowym miasteczku Winston-Salem w Północnej Karolinie, minąłem przestronne laboratoria, w których ubrani na biało pracownicy przesuwali się tam i z powrotem po wyłożonej kafelkami podłodze. Na jednym stole, ustawionym jak na wystawie sztuki, leżały spideryzowane odlewy żył nerkowych, wykonane w odcieniach fioletu, indygo i waty cukrowej. W głębi korytarza maszyna puszczała sporadyczne prądy elektryczne przez dwa zestawy ścięgien mięśniowych, jeden wycięty ze szczura, drugi stworzony z biomateriałów i komórek.
Badacz o imieniu Young-Joon Seol spotkał mnie przy drzwiach do pokoju oznaczonego jako „Bioprinting”. Young-Joon, o zmierzwionych włosach i okularach w plastikowych oprawkach, dorastał w Korei Południowej i kształcił się w dziedzinie inżynierii mechanicznej na uniwersytecie w Pohang. W Wake Forest jest członkiem grupy, która pracuje na specjalnie skonstruowanych bioprinterach, potężnych maszynach, które działają podobnie jak standardowe drukarki 3D: Obiekt jest skanowany lub projektowany przy użyciu oprogramowania do modelowania. Dane te są następnie przesyłane do drukarki, która za pomocą strzykawek nakłada kolejne warstwy materii, aż powstanie trójwymiarowy obiekt. Tradycyjne drukarki 3-D zazwyczaj pracują z tworzywami sztucznymi lub woskiem. „Tutaj jest inaczej,” powiedział Young-Joon, podnosząc okulary do nosa, „mamy możliwość wydrukowania czegoś, co żyje.”
Gestem wskazał na maszynę po swojej prawej stronie. Przypominała jedną z tych gier z pazurami, które można znaleźć na postojach przy autostradzie. Rama była ciężka, metalowa, a ściany przezroczyste. Wewnątrz znajdowało się sześć strzykawek ustawionych w rzędzie. Jedna z nich zawierała biokompatybilne tworzywo sztuczne, które po wydrukowaniu miało utworzyć zazębiającą się strukturę rusztowania – szkieletu drukowanego ludzkiego organu lub części ciała. Pozostałe mogłyby być wypełnione żelem zawierającym ludzkie komórki lub białka w celu pobudzenia ich wzrostu.
As the scaffold is being printed, cells from an intended patient are printed onto, and into, the scaffold; the structure is placed in an incubator; the cells multiply; and in principle the object is implanted onto, or into, the patient. In time, the object becomes as much a part of the patient’s body as the organs he was born with. „Taką mamy nadzieję,” powiedział Young-Joon.
Young-Joon zaprogramował jedną z drukarek, aby rozpoczęła proces tworzenia rusztowania dla ludzkiego ucha, a pomieszczenie wypełniło się pocieszającym elektronicznym dźwiękiem, przerywanym jedynie przez sporadyczne sapanie drukarki – uwalnianie sprężonego powietrza, które utrzymywało ją w pracy. Patrząc przez szklaną obudowę, mogłem zobaczyć, jak rusztowanie stopniowo się tworzy – małe, delikatne, niezwykle podobne do ucha. Ponieważ cały proces trwałby godzinami, Young-Joon podał mi gotową wersję do ręki. Była lekka; spoczywała na mojej dłoni jak motyl.
Zewnętrzna struktura ucha jest jedną z pierwszych struktur, które instytut w Wake Forest (i inne ośrodki badawcze) próbował opanować, jako krok w kierunku bardziej skomplikowanych. Pracownicy Wake Forest wszczepiali zwierzętom laboratoryjnym wydrukowane biologicznie skóry, uszy, kości i mięśnie, które z powodzeniem zrastały się z otaczającą je tkanką.
Dla ewangelistów bioprintingu, których jest coraz więcej – liczba drukarek 3D dostarczanych do placówek medycznych ma się podwoić w ciągu najbliższych pięciu lat – próby te są zwiastunem świata, który dopiero teraz zaczyna się pojawiać: świata, w którym pacjenci zamawiają części zamienne do swojego ciała w taki sam sposób, w jaki kiedyś zamawiali gaźnik do swojego Chevy.
„Pomyśl o tym jak o modelu Della” – powiedział Anthony Atala, urolog dziecięcy i dyrektor instytutu, nawiązując do słynnego modelu „bezpośredniej” relacji między konsumentem a producentem, stosowanego przez tę firmę komputerową. Siedzieliśmy w biurze Atali na czwartym piętrze centrum badawczego. „Istnieją firmy, które zajmują się przetwarzaniem komórek, tworzeniem konstrukcji, tkanek. Twój chirurg może pobrać tomografię komputerową i próbkę tkanki, a następnie wysłać ją do tej firmy” – powiedział. Mniej więcej tydzień później, organ dotarłby w sterylnym pojemniku przez FedEx, gotowy do wszczepienia. Presto, change-o: Nowy kawałek mnie – ciebie – wykonany na zamówienie.
„Interesujące jest to, że nie ma żadnych prawdziwych wyzwań chirurgicznych” – powiedział Atala. „Istnieją jedynie przeszkody technologiczne, które trzeba pokonać, aby upewnić się, że skonstruowana tkanka funkcjonuje prawidłowo.”
Jesteśmy coraz bliżej, z „prostymi” organami, takimi jak skóra, ucho zewnętrzne, tchawica przypominająca rurkę. Jednocześnie Atala nie może powstrzymać się od myślenia o tym, co może nastąpić później. W najbardziej optymistycznym tonie wyobraża sobie rozległy przemysł bioprintingu, zdolny do wytwarzania dużych i złożonych narządów, bez których organizm nie byłby w stanie funkcjonować, takich jak wątroba czy nerka. Przemysł, który mógłby sprawić, że tradycyjne przeszczepy – z ich długim, często śmiertelnym czasem oczekiwania i wszechobecnym ryzykiem odrzucenia organu – stałyby się całkowicie przestarzałe.
To byłaby pełnoprawna rewolucja medyczna. To zmieniłoby wszystko. A jeśli ma rację, Wake Forest, ze swoimi mruczącymi bioprinterami, mięsistymi uszami i różnokolorowymi żyłami i tętnicami, może być miejscem, gdzie wszystko się zacznie.
Pomysł, że zepsuty kawałek nas samych może zostać zastąpiony zdrowym kawałkiem, lub kawałkiem od kogoś innego, sięga wieków wstecz. Kosmas i Damian, patroni chirurgów, mieli w III wieku n.e. przymocować nogę niedawno zmarłego etiopskiego Maurów do białego Rzymianina, co zostało uwiecznione przez wielu renesansowych artystów. W XX wieku medycyna zaczęła wreszcie doganiać wyobraźnię. W 1905 roku okulista Eduard Zirm z powodzeniem wyciął rogówkę ze zranionego 11-letniego chłopca i wszczepił ją do ciała 45-letniego czeskiego robotnika rolnego, którego oczy zostały uszkodzone podczas rozcieńczania wapna. Dekadę później Sir Harold Gillies, nazywany ojcem chirurgii plastycznej, dokonał przeszczepu skóry u brytyjskich żołnierzy podczas I wojny światowej.
Ale pierwszy udany przeszczep ważnego organu – organu niezbędnego do funkcjonowania człowieka – miał miejsce dopiero w 1954 roku, kiedy to Ronald Herrick, 23-latek z Massachusetts, oddał jedną ze swoich zdrowych nerek bratu bliźniakowi Richardowi, który cierpiał na przewlekłe zapalenie nerek. Ponieważ identyczne bliźnięta Herricka miały to samo DNA, Joseph Murray, chirurg ze szpitala Peter Bent Brigham (dziś znanego jako Brigham and Women’s), był przekonany, że znalazł sposób na obejście problemu odrzucania narządów.
W swojej autobiografii, Chirurgia duszy, Murray wspominał moment triumfu. „Na sali operacyjnej zapanowała zbiorowa cisza, gdy delikatnie zdjęliśmy zaciski z naczyń nowo przyłączonych do nerki dawcy. W miarę jak przepływ krwi był przywracany, nowa nerka Richarda zaczęła nabierać objętości i różowieć” – napisał. „Wokół były uśmiechy”. W przypadku Herricków Murray udowodnił istotną tezę dotyczącą naszej biologicznej krótkowzroczności, spostrzeżenia, które napędza tak wiele z dzisiejszej najnowocześniejszej bioinżynierii: Nic nie zastąpi wykorzystania własnego materiału genetycznego pacjenta.
W miarę rozwoju nauk chirurgicznych oraz leczenia immunosupresyjnego, które pozwoliło pacjentom zaakceptować obce organy, to, co kiedyś wydawało się nieosiągalne, stało się rzeczywistością. Pierwszy udany przeszczep trzustki wykonano w 1966 roku, a pierwsze przeszczepy serca i wątroby w 1967 roku. Do 1984 roku Kongres uchwalił ustawę o przeszczepach narządów (National Organ Transplant Act), która stworzyła krajowy rejestr narządów i miała na celu zapewnienie, że narządy od dawców są sprawiedliwie rozdzielane. W szpitalach w całym kraju lekarze przekazywali wiadomości tak łagodnie, jak tylko mogli – podaż po prostu nie zaspokaja popytu, musisz się wstrzymać – i w wielu przypadkach patrzyli, jak pacjenci umierają, czekając, aż ich nazwiska znajdą się na szczycie listy. Ten podstawowy problem nie zniknął. Według U.S. Department of Health & Human Services, 21 osób umiera każdego dnia w tym kraju tylko czekając na organ. „Dla mnie zapotrzebowanie nie było abstrakcyjną rzeczą” – powiedział mi niedawno Atala. „To było bardzo realne, to było rozdzierające serce i to mnie napędzało. To skłoniło nas wszystkich do znalezienia nowych rozwiązań.”
Atala, który ma 57 lat, jest szczupły i lekko pochylony, z burzą brązowych włosów i łatwą do przyjęcia postawą – zachęca wszystkich, aby nazywali go Tony. Urodzony w Peru i wychowany na Florydzie, Atala uzyskał tytuł magistra i przeszedł specjalistyczne szkolenie w zakresie urologii na Uniwersytecie w Louisville. W 1990 roku otrzymał dwuletnie stypendium w Harvard Medical School (dziś, w Wake Forest, nadal odkłada przynajmniej jeden dzień w tygodniu, aby spotkać się z pacjentami). Na Harvardzie dołączył do nowej fali młodych naukowców, którzy wierzyli, że jednym z rozwiązań problemu braku dawców organów może być stworzenie w laboratorium części zamiennych.
Jednym z ich pierwszych dużych projektów była próba wyhodowania ludzkiego pęcherza moczowego – stosunkowo dużego organu, ale pustego w środku, dość prostego w swojej funkcji. Użył igły do szycia, by ręcznie zszyć biodegradowalne rusztowanie. Później pobrał komórki urotelialne z pęcherza i dróg moczowych potencjalnego pacjenta, namnożył je w laboratorium, a następnie naniósł na strukturę. „To było jak pieczenie warstwowego tortu” – powiedział mi Atala. „Robiliśmy to po jednej warstwie na raz. A gdy już wszystkie komórki zostały zasiane, włożyliśmy je z powrotem do inkubatora i pozwoliliśmy im się gotować. W ciągu kilku tygodni, to co się pojawiło było małą białą kulą, nie tak bardzo różniącą się wyglądem od prawdziwej rzeczy.
W latach 1999-2001, po serii testów na psach, wyhodowane na zamówienie pęcherze zostały przeszczepione siedmiu młodym pacjentom cierpiącym na rozszczep kręgosłupa, wyniszczające zaburzenie, które powodowało niewydolność ich pęcherzy. W 2006 roku Atala ogłosił w szeroko komentowanym artykule w czasopiśmie Lancet, że po siedmiu latach bioinżynieryjne pęcherze funkcjonują nadzwyczaj dobrze. Był to pierwszy przypadek udanej transplantacji narządów wyhodowanych w laboratorium u ludzi. „To jeden mały krok na drodze do zastąpienia uszkodzonych tkanek i narządów” – powiedział Atala w komunikacie prasowym, powtarzając słowa Neila Armstronga. Był to reprezentatywny przykład jednego z głównych darów Atali. Jak powiedział mi David Scadden, dyrektor Centrum Medycyny Regeneracyjnej w Massachusetts General Hospital i współdyrektor Harvard Stem Cell Institute, Atala „zawsze był wizjonerem. Zawsze był dość odważny i dość skuteczny w swojej zdolności do zwracania uwagi na naukę.”
Pęcherze były ważnym kamieniem milowym, ale nie plasowały się szczególnie wysoko pod względem zapotrzebowania pacjentów. Co więcej, wieloetapowy proces zatwierdzania takich procedur przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków może być czasochłonny. Obecnie pęcherze skonstruowane przez Atalę nie zostały jeszcze dopuszczone do powszechnego użytku. „Kiedy myślisz o medycynie regeneracyjnej, musisz myśleć nie tylko o tym, co jest możliwe, ale także o tym, co jest potrzebne” – powiedział mi Atala. „Musisz myśleć: 'Mam tylko tyle czasu, więc co będzie miało największy możliwy wpływ na największą liczbę istnień?”
Dla Atali odpowiedź była prosta. Około ośmiu na dziesięciu pacjentów na liście do przeszczepu potrzebuje nerki. Według ostatnich szacunków, pacjenci czekają na dawcę średnio cztery i pół roku, często w poważnych bólach. Jeśli Atala naprawdę chciał rozwiązać kryzys związany z niedoborem narządów, nie mógł tego obejść: Musiałby poradzić sobie z nerką.
Od swoich początków we wczesnych latach 80-tych, kiedy to był postrzegany głównie jako narzędzie przemysłowe do budowania prototypów, druk 3-D rozrósł się do przemysłu wartego wiele miliardów dolarów, z coraz szerszym zakresem potencjalnych zastosowań, od designerskich butów do koron dentystycznych do plastikowych pistoletów domowej roboty. (Dziś można wejść do sklepu elektronicznego i kupić przenośną drukarkę 3-D za mniej niż 500 dolarów). Pierwszym badaczem medycznym, który wykonał skok w kierunku żywej materii był Thomas Boland, który będąc profesorem bioinżynierii na Uniwersytecie Clemson w Południowej Karolinie, w 2003 roku zgłosił do opatentowania dostosowaną drukarkę atramentową zdolną do drukowania ludzkich komórek w mieszance żelowej. Wkrótce naukowcy tacy jak Atala zaczęli majstrować nad własnymi wersjami tej maszyny.
Dla Atali obietnica bioprintingu miała wszystko wspólnego ze skalą. Choć udało mu się wyhodować w laboratorium organ i przeszczepić go człowiekowi, proces ten był niezwykle czasochłonny, brakowało precyzji, powtarzalność była niska, a możliwość popełnienia błędu przez człowieka wszechobecna.
W Wake Forest, gdzie Atala został dyrektorem założycielem instytutu w 2004 roku, zaczął eksperymentować z drukowaniem skóry, kości, mięśni, chrząstek i, co nie mniej ważne, struktur nerek. W ciągu kilku lat był na tyle pewny swoich postępów, że postanowił się nimi pochwalić. W 2011 roku Atala wygłosił wykład TED na temat przyszłości bioinżynierii narządów, który od tego czasu obejrzano ponad dwa miliony razy. Ubrany w plisowane spodnie khaki i elegancką koszulę w paski, mówił o „poważnym kryzysie zdrowotnym” spowodowanym niedoborem narządów, częściowo wynikającym z wydłużenia naszego życia. Opisał wyzwania medyczne, które innowacje i wytrwała praca laboratoryjna w sumie pokonały: opracowanie najlepszych biomateriałów do użycia w rusztowaniach, nauka jak hodować komórki specyficzne dla danego organu poza ludzkim ciałem i utrzymywać je przy życiu. (Niektóre komórki, wyjaśnił, jak te z trzustki i wątroby, pozostały uparcie trudne do wyhodowania.)
I mówił o bioprintingu, pokazując wideo z kilkoma swoimi drukarkami przy pracy w laboratorium, a następnie ujawniając drukarkę za nim na scenie, zajętą budową różowawego, kulistego obiektu. Pod koniec wykładu jeden z jego kolegów pojawił się z dużą zlewką wypełnioną różowym płynem.
Podczas gdy tłum siedział w ciszy, Atala sięgnął do zlewki i wyciągnął coś, co wydawało się być oślizgłą, przerośniętą fasolą. W mistrzowskim pokazie showmanship, trzymał obiekt do przodu w swoich zaciśniętych dłoniach. „Możecie zobaczyć nerkę w takiej postaci, w jakiej została dziś wydrukowana” – powiedział. Tłum wybuchnął spontanicznym aplauzem. Następnego dnia agencja prasowa Agence France-Presse w szeroko rozpowszechnionym artykule napisała, że Atala wydrukował „prawdziwą nerkę” na maszynie, która „eliminuje potrzebę dawców przy przeszczepach organów”
Przyszłość nadchodziła.
A potem już nie nadchodziła.
W rzeczywistości to, co Atala trzymał na scenie, nie było działającą ludzką nerką. Był to bezwładny, niezwykle szczegółowy model, przedsmak tego, co miał nadzieję i myślał, że bioprinting przyniesie pewnego dnia. Jeśli uważnie oglądałeś prezentację, mogłeś zauważyć, że Atala nigdy nie obiecywał, że to, co trzymał w ręku, było działającym organem. Mimo to krytycy rzucili się na to, co postrzegali jako wysokiej klasy ćwiczenie z efektami specjalnymi.
W zeszłym roku Jennifer Lewis, materiałoznawca z Harvardu i czołowa badaczka bioprintingu (jej specjalnością jest inżynieria tkanek unaczynionych) zdawała się krytykować Atalę w wywiadzie dla New Yorkera. „Myślałam, że to było mylące”, powiedziała, odnosząc się do TED Talk. „Nie chcemy dawać ludziom fałszywych oczekiwań, a to nadaje tej dziedzinie złą sławę.”
W następstwie TED Talk, Wake Forest wydało komunikat prasowy podkreślający, że minie dużo czasu, zanim bioprintowana nerka trafi na rynek. Kiedy zapytałem Atalę, czy nauczył się czegoś z tej kontrowersji, odmówił bezpośredniego komentarza, wskazując zamiast tego na to, dlaczego nie lubi umieszczać znacznika czasu na jakimkolwiek konkretnym projekcie. „Nie chcemy dawać pacjentom fałszywej nadziei,” powiedział mi.
Pyłka ta doskonale ilustruje jedno z głównych wyzwań, przed jakimi stoją badacze w dziedzinie medycyny regeneracyjnej: Chcesz wzbudzić entuzjazm w tym, co jest możliwe, ponieważ entuzjazm może przełożyć się na prasę, fundusze i zasoby. Chcesz zainspirować ludzi wokół siebie i następne pokolenie naukowców. Ale nie chcesz też przeinaczać tego, co jest realistycznie w zasięgu ręki.
A jeśli chodzi o duże, skomplikowane narządy, pole wciąż ma przed sobą długą drogę. Usiądź z ołówkiem i kartką papieru, a z trudem wymyślisz coś bardziej złożonego architektonicznie i funkcjonalnie niż ludzka nerka. Wnętrze tego organu wielkości pięści składa się z tkanek stałych, poprzecinanych skomplikowanym systemem naczyń krwionośnych, które mierzą zaledwie 0,010 milimetra średnicy, oraz około miliona maleńkich filtrów zwanych nefronami, które wysyłają zdrowe płyny z powrotem do krwiobiegu, a odpady do pęcherza moczowego w postaci moczu. Aby wykonać bioprint nerki, musiałbyś być w stanie wyhodować i wprowadzić nie tylko działające komórki nerek i nefronów, ale także musiałbyś opanować sposób zasiedlania narządu naczyniami krwionośnymi, aby zapewnić mu dopływ krwi i składników odżywczych, których potrzebuje. I musiałbyś zbudować to wszystko od środka.
Dlatego wielu badaczy bada opcje, które nie obejmują drukowania tych struktur od podstaw, ale zamiast tego próbują wykorzystać te już zaprojektowane przez naturę. W Texas Heart Institute w Houston Doris Taylor, dyrektor programu badawczego w zakresie medycyny regeneracyjnej, eksperymentuje z dekomórkowanymi sercami świńskimi – organami, które zostały pozbawione mięśni i wszystkich innych żywych komórek tkanek w kąpieli chemicznej, pozostawiając jedynie podstawową matrycę kolagenową. Zdekomórkowany organ jest blady i upiorny – przypomina świecący patyk pozbawiony roztworu, który kiedyś sprawiał, że świecił. Ale co najważniejsze, proces ten pozostawia wewnętrzną architekturę organu nienaruszoną, naczynia krwionośne i wszystko.
Taylor ma nadzieję, że pewnego dnia będzie mogła użyć zdekomórkowanych serc świńskich, ponownie zaludnionych ludzkimi komórkami, do przeszczepu u ludzkich pacjentów. Jak dotąd, jej zespół wstrzyknął serca z żywymi komórkami bydlęcymi i umieścił je u krów, gdzie z powodzeniem biły i pompowały krew obok oryginalnego, zdrowego serca krowy. Dla Taylor, to podejście omija wyzwania związane ze znalezieniem sposobu na drukowanie z niesamowitą rozdzielczością, jakiej wymagają sieci naczyniowe. „Technologia będzie musiała ulec znacznej poprawie, zanim będziemy w stanie wydrukować nerkę lub serce, doprowadzić do nich krew i utrzymać je przy życiu” – mówi Taylor.
Badacze z Wake Forest eksperymentują również z organami decelularyzowanymi z ludzkich i zwierzęcych zwłok. Mimo że Atala uważa nerkę zastępczą za swojego Świętego Graala, nie udaje, że jej zbudowanie będzie procesem stopniowym, podejmowanym pod różnymi kątami. Tak więc, podczas gdy naukowcy w instytucie i w innych miejscach pracują nad udoskonaleniem drukowania zewnętrznej struktury organu i jego wewnętrznej architektury, eksperymentują również z różnymi sposobami drukowania i hodowania naczyń krwionośnych. Jednocześnie doskonalą techniki hodowli żywych komórek nerki, które są niezbędne, aby to wszystko działało, w tym nowy projekt rozmnażania komórek nerki pobranych z biopsji zdrowej tkanki pacjenta.
W czasie naszej rozmowy Atala podkreślił, że jego celem jest dostarczenie funkcjonującego, zaprojektowanego dużego narządu do człowieka, który go potrzebuje, niezależnie od tego, czy narząd ten został wydrukowany biologicznie, czy nie. „Niezależnie od tego, jaka technologia będzie potrzebna, aby to osiągnąć, powiedział.
Ale szybko zaznaczył, że sposób, w jaki to osiągniesz, nie jest bez znaczenia: Ostatecznie chcesz położyć fundamenty pod przemysł, który zapewni, że nikt – czy to w nadchodzących dekadach, czy w 22 wieku, w zależności od poziomu optymizmu – już nigdy nie będzie chciał narządu ratującego życie. Aby tego dokonać, nie można tego zrobić ręcznie.
„Potrzebne będzie urządzenie, które będzie w stanie tworzyć ten sam typ organu raz za razem”, powiedział mi Atala. „Po południu zatrzymałem się przy biurku Johna Jacksona, profesora nadzwyczajnego w instytucie. Jackson, lat 63, jest z zawodu hematologiem doświadczalnym. Przyszedł do Wake Forest cztery lata temu i porównał przeprowadzkę do instytutu, z całą jego technologią nowej generacji, jako „powrót do szkoły od nowa.”
Jackson nadzoruje rozwój drukarki komórek skóry, która jest zaprojektowana do drukowania szeregu żywych komórek skóry bezpośrednio na pacjencie. „Powiedzmy, że masz ranę na skórze,” zasugerował Jackson. „Przeskanowałbyś ranę, aby uzyskać dokładny rozmiar i kształt uszkodzenia, a następnie uzyskałbyś trójwymiarowy obraz uszkodzenia. Następnie mógłbyś wydrukować komórki” – które są hodowane w hydrożelu – „w dokładnym kształcie, którego potrzebujesz, aby dopasować ranę”. W tej chwili drukarka może nakładać tkanki na dwie górne warstwy skóry, wystarczająco głęboko, aby wyleczyć większość ran pooparzeniowych. W przyszłości laboratorium ma nadzieję drukować głębiej pod powierzchnią skóry i drukować bardziej skomplikowane warstwy skóry, w tym tkankę tłuszczową i głęboko zakorzenione mieszki włosowe.
Jackson szacuje, że próby kliniczne mogłyby się rozpocząć w ciągu najbliższych pięciu lat, pod warunkiem uzyskania zgody FDA. W międzyczasie jego zespół był zajęty testowaniem drukarki do skóry na świniach. Rozwinął duży plakat, który był podzielony na panele. Na pierwszym z nich znajdowała się szczegółowa fotografia kwadratowej rany, około czterech cali z jednej strony, którą technicy wycięli na grzbiecie świni. (Świnie zostały poddane znieczuleniu ogólnemu). Tego samego dnia badacze nadrukowali komórki bezpośrednio na ranę, proces ten trwał około 30 minut. Na zdjęciach po wydruku można było dostrzec rozbieżność w kolorze i fakturze: Obszar był bardziej szary i matowy niż naturalne świńskie mięso. Z czasem żel mniej lub bardziej całkowicie wtopił się w otaczającą go skórę.
Drukarka skórno-komórkowa jest jednym z kilku aktywnych projektów prowadzonych w instytucie, który otrzymuje fundusze od Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych, w tym inicjatyw regeneracji tkanek w przypadku urazów twarzy i genitaliów, z których oba są powszechne wśród amerykańskich żołnierzy rannych w ostatnich wojnach. W zeszłym roku naukowcy kierowani przez Atalę ogłosili, że czterem nastolatkom cierpiącym na rzadkie zaburzenie rozrodczości zwane zespołem Mayera-Rokitansky’ego-Küstera-Hausera udało się wszczepić pochwy stworzone przy użyciu własnych komórek pacjentek. Wake Forest testuje również laboratoryjnie hodowane i decellularized cadaver penisy i zwieracze odbytu na zwierzętach, z nadzieją na rozpoczęcie prób na ludziach w ciągu najbliższych pięciu lat.
Peripheral, nowa powieść futurysty Williama Gibsona, który ukuł termin „cyberprzestrzeń” i przewidział większość cyfrowej rewolucji, ma miejsce w czasie, gdy ludzie są w stanie „fab” – czyli drukować 3D – wszystko, czego potrzebują: leki, komputery, ubrania. Ogranicza ich tylko wyobraźnia. A jednak, pochylony nad plakatem Jacksona, pomyślałem, że nawet Gibson tego nie przewidział: żywe ciało na żądanie.
Podszedłem do biura Atali. Światło słoneczne rozpryskiwało się po podłodze i wysokim regale, na którym stały zdjęcia dwóch młodych synów Atali i kilka egzemplarzy jego podręcznika, Principles of Regenerative Medicine (Zasady medycyny regeneracyjnej).
Cały ranek był na sali operacyjnej (jest również przewodniczącym wydziału urologii w szkole medycznej) i nie spodziewał się wrócić do domu aż do późnego wieczora, ale był wesoły i tryskał energią. Zapytałem go, czy kiedykolwiek rozważał porzucenie swojej praktyki i skupienie się wyłącznie na badaniach.
Potrząsnął głową. „Na koniec dnia, poszedłem do medycyny, aby dbać o pacjentów,” powiedział. „Uwielbiam mieć ten związek z rodzinami i pacjentami. Ale równie ważne jest to, że utrzymuje mnie w kontakcie z potrzebami. Bo jeśli widzę tę potrzebę z pierwszej ręki, jeśli mogę umieścić twarze do problemu – cóż, wiem, że będę nadal pracować nad tym, nadal próbować dowiedzieć się.”