Orgaantransplantatie kan levens redden, maar brengt problemen met zich mee zoals lange wachttijden en een grote kans op afstoting. Wetenschappers van Stanford University hebben een grote stap gezet in de richting van het on-demand creëren van nieuwe organen, door een contract en experimentele financiering binnen te halen om een menselijk hart in 3D te printen en dit in een levend varken te implanteren.
Wanneer de organen van een patiënt beginnen te falen, is een transplantatie vaak de enige optie. Hoewel transplantaties levens kunnen redden, is dit geen eenvoudig antwoord: er is een tekort aan gedoneerde organen, waardoor veel patiënten op wachtlijsten overlijden. Zelfs als er een passend orgaan wordt gevonden, beschouwt het immuunsysteem van de ontvanger de cellen van het orgaan als vreemd en valt het ze aan, wat tot afstoting leidt. Immunosuppressiva kunnen dit voorkomen, maar dit kan de patiënt vatbaar maken voor andere ziekten.
De ideale oplossing zou zijn om stamcellen uit de patiënt te halen en deze te gebruiken om een geheel nieuw orgaan in 3D te printen. Dit kan niet alleen worden gedaan wanneer dat nodig is, maar omdat ze uit de eigen cellen van de ontvanger worden gemaakt, behoort orgaanafstoting tot het verleden. De technologie die nodig is om deze visie te verwezenlijken heeft zich de afgelopen jaren gestaag ontwikkeld, waaronder de mogelijkheid om bloedvaten in deze weefsels te printen.
Nu hebben we een grote stap gezet in de richting van deze mogelijke toekomst. Een team van wetenschappers van Stanford University heeft een federaal contract ter waarde van 26,3 miljoen dollar gekregen van de Advanced Research Projects Agency-H (ARPA-H) om een functioneel menselijk hart te bioprinten en dit in levende varkens te implanteren om de haalbaarheid van een dergelijke procedure te testen.
Mark Skylar-Scott, de hoofdonderzoeker van het project, zei: "Dit is echt een inspanning op maanniveau, maar de grondstoffen voor het bioprinten van een compleet en complex menselijk orgaan zijn nu klaar voor gebruik. Met vasculatuur is er de mogelijkheid om grote stukken dik weefsel te creëren die kunnen worden geïmplanteerd en overleven. Dit begint het tijdperk van de biofabricage van organen."
Met behulp van een reeks geautomatiseerde bioreactoren is het team van plan alle celtypen te laten groeien die nodig zijn om een menselijk hart te maken, waaronder ventriculaire en atriale hartspiercellen (verantwoordelijk voor samentrekking wanneer het hart klopt), knobbelcellen die elektrische signalen genereren en fungeren als natuurlijke pacemakers, cellen die Purkinje-vezels vormen (die deze elektrische signalen geleiden), gladde spiercellen, immuuncellen die macrofagen worden genoemd, en endotheelcellen van bloedvaten. Deze celmengsels kunnen vervolgens in een bioprinter worden ingevoerd en als "inkt" worden gebruikt om een volledig functioneel menselijk hart in 3D te printen.
Het team zegt dat de bioreactoren miljarden verschillende cellen zullen kunnen produceren, genoeg om elke twee weken een hart te printen. De harten zullen in het laboratorium op de proef worden gesteld en verbeterd ter voorbereiding op eventuele tests op levende varkens, in de hoop dat ze de dieren in leven zullen houden.
"We zullen oefenen, oefenen, oefenen met deze grote aantallen cellen, alle ontwerpregels van het hart leren en de overleving en functie door het hele hart optimaliseren voor uiteindelijke implantatie in varkens", zei Schuyler-Scott.
Hoewel het team hoopt binnen de komende vijf jaar varkensexperimenten uit te voeren, kunnen de laatste proeven op mensen nog jaren op zich laten wachten. Deze proeven zijn echter noodzakelijk proof-of-concept-onderzoek op weg naar het bioprinten van nieuwe organen met behulp van je eigen cellen.