Ο καθηγητής Νανοϊατρικής Βόιτζεκ Κρζανόφσκι βρίσκει «σπαρακτικό» να θυμάται μερικές από τις πρώιμες επιστημονικές του εργασίες, καθώς η έρευνα που περιελάμβανε δοκιμές σε ζώα ήταν αναπόφευκτη. Οπως αναφέρει σε δημοσίευμά της η βρετανική εφημερίδα Guardian, o πολωνός επιστήμονας ανέπτυξε μαζί με την ομάδα του μια επαναστατική τεχνολογία μέσω της οποίας είναι εφικτή η δημιουργία ρεαλιστικών αντιγράφων ανθρωπίνων οργάνων, μια εξέλιξη που μπορεί να οδηγήσει στο τέλος της χρήσης πειραματόζωων για ιατρικές έρευνες.

«Τη στιγμή που ξεκινάς να εργάζεσαι σε ένα εργαστήριο και πρέπει να αρχίσεις να σφίγγεις και να κόβεις ζώα, τα λυπάσαι. Στο παρελθόν συμμετείχα σε ένα πείραμα με μπαμπουίνους και είναι πραγματικά έξυπνοι. Τη στιγμή που αρχίζετε να πλησιάζετε το κλουβί τους αρχίζουν να ουρλιάζουν, να χτυπούν πράγματα και να κρύβονται. Ξέρουν ότι κάτι κακό θα τους συμβεί. Είναι αποκαρδιωτικό,» λέει ο Κρζανόφσκι.

Ο καθηγητής ακούγεται στενοχωρημένος όταν θυμάται ότι δούλευε με έναν επιστήμονα με βίγκαν τρόπο ζωής, ο οποίος άρχισε να κάνει εμετό στο εργαστήριο έχοντας συμμετάσχει σε μια έρευνα σε πειραματόζωα. Ο Κρζανόφσκι δεν θέλησε να αποδεχτεί ότι η μοναδική  πραγματικότητα όσον αφορά την ιατρική έρευνα είναι αυτή. Σκέφτηκε πως έπρεπε να υπάρχει ένας καλύτερος τρόπος, εξηγεί η Μελίσα Ντάβι του Guardian. Αλλωστε, οι διαπιστώσεις που γίνονται επί ζώων δεν είναι πάντοτε δυνατό να εφαρμοστούν ή να αναπαραχθούν σε ανθρώπινους οργανισμούς λόγω διαφορών στη βιοχημεία και στην ανατομία. Από την άλλη, είναι δύσκολο να ληφθεί έγκριση για τη χρηματοδότηση κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους, ώστε να ερευνηθεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα φαρμάκων και  θεραπειών, χωρίς πρώτα αυτή να αποδειχθεί σε ζώα.

Η εκτύπωση

Οταν, πριν από 13 χρόνια, ο Βόιτσεκ Κρζανόφσκι μετακόμισε από την Πολωνία στην Αυστραλία για να ιδρύσει μια ομάδα νανοβιομηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, οργάνωσε ένα σεμινάριο βιοεκτύπωσης, μιας ιδέας παρόμοιας της 3D-εκτύπωσης, με κύτταρα να λαμβάνονται από έναν ασθενή και στη συνέχεια να καλλιεργούνται έτσι ώστε να παράξουν αρκετό «μελάνι» για την εκτύπωση μοντέλων ιστών για ιατρική έρευνα. Ετσι, φάρμακα και μηχανισμοί ασθενειών μπορούν να μελετηθούν και να δοκιμαστούν σε αυτά τα εργαστηριακώς εκτυπωμένα μοντέλα, και όχι σε ζώα.

«Ισως και να ήρθαν τρία άτομα σε αυτό το σεμινάριο. Ολοι μου είπαν ότι δεν θα λειτουργήσει ποτέ», λέει ο καθηγητής, που μαζί με τους συνεργάτες του θα δημοσιεύσουν στην επιθεώρηση Biomaterials Research ένα άρθρο με θέμα μια νέα τεχνολογία που πηγαίνει ακόμη πιο μακριά από τη βιοεκτύπωση. Συγκεκριμένα, ανέπτυξαν επιτυχώς ένα αντίγραφο ανθρώπινων πνευμόνων στο εργαστήριό τους, στο Ινστιτούτο Nano του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ, όπου ο Κρζανόφσκι είναι αναπληρωτής διευθυντής. Η επιστημονική τους εργασία περιλαμβάνει ακόμη και οδηγίες για τον τρόπο καλλιέργειάς τους.

Τα όργανα

Εχοντας πλάτος μόλις λίγα χιλιοστά, οι πνεύμονες περιέχονται σε έναν πλαστικό σωλήνα και όταν κοιτάτε μέσα του μοιάζουν με μια μικρή σταγόνα ζελέ απλωμένη σε λεπτή μεμβράνη. «Αυτά τα πλαστικά κλουβιά τοποθετούνται σε μια θερμοκοιτίδα, όπου οι πνεύμονες παρακολουθούνται πλήρως και διαρκώς. Πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι πνεύμονες έχουν μεγαλώσει αρκετά ώστε να είναι ώριμοι για εξετάσεις. Ετσι αναπτύξαμε, αυτό που ονομάζουμε “έξυπνο καλώδιο” με ηλεκτρόδια, το οποίο βρίσκεται συνεχώς πάνω από τα μοντέλα των πνευμόνων και παρακολουθεί τα βιοηλεκτρικά τους σήματα» εξηγεί ο Κρζανόφσκι.

«Με βάση αυτά τα σήματα μπορούμε να πούμε πότε οι πνεύμονες έχουν ωριμάσει πλήρως ώστε να ξεκινήσουμε τη θεραπεία. Είναι το ίδιο με το να συνδέσετε μια οθόνη σε έναν ασθενή και να ελέγξετε τον καρδιακό παλμό του. Αυτός ο βιοαισθητήρας που αναπτύξαμε μάς βοηθά επίσης να παρατηρούμε πότε, για παράδειγμα, μια θεραπεία λειτουργεί και ο τραυματισμένος πνεύμονας αναγεννάται».

Εχουν γίνει και άλλες προσπάθειες για την κατασκευή εργαστηριακών πνευμόνων. Σύμφωνα, όμως, με τον πολωνό επιστήμονα, επρόκειτο για πολύ απλοϊκά και στατικά όργανα. Οι ανθρώπινοι πνεύμονες αλλάζουν συνεχώς, διαστέλλονται και κινούνται λόγω, για παράδειγμα, της επίδρασης του κυκλοφορικού συστήματος και του καρδιακού παλμού. Η διαφορά μεταξύ αυτών των απλών μοντέλων και των πνευμόνων που δημιουργήθηκαν από την ερευνητική ομάδα είναι ότι περιλαμβάνουν αυτή τη φυσιολογική αιμάτωση ή την κίνηση υγρού μέσω των κυττάρων.

«Ξεκινήσαμε να κατασκευάζουμε τους πνεύμονες κυριολεκτικά κύτταρο με κύτταρο, προσπαθώντας να τους φέρουμε όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ανθρώπινη φυσιολογία. Αυτό είναι που κάνει τα μοντέλα μας μοναδικά. Τα άλλα δύο χαρακτηριστικά των μοντέλων μας για τα οποία είμαστε περήφανοι είναι, πρώτον ότι μπορούμε να πάρουμε κύτταρα από διαφορετικούς ασθενείς και να αναδημιουργήσουμε κάθε άτομο σε αυτά τα μικρά πιάτα (τριβλία) για να δοκιμάσουμε εξατομικευμένες θεραπείες, και δεύτερον, το μέγεθος: πολλά μοντέλα είναι τόσο μικρά που δεν γίνεται να πειραματιστείς επάνω τους πολλές φορές. Αλλά τα δικά μας, μήκους χιλιοστών, είναι σχετικά μεγάλα και αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να μετρήσουμε τις ανοσολογικές αποκρίσεις, να εξετάσουμε την έκκριση των βλεφαρίδων, την έκκριση βλέννας, όλα σε ένα μοντέλο», αναφέρει ο Κρζανόφσκι. 

Οι περιορισμοί

Ωστόσο, υπάρχουν και κάποιοι περιορισμοί στους πνεύμονες που δημιούργησε η ερευνητική ομάδα στην Αυστραλία. Κατά τη δοκιμή ενός φαρμάκου ή θεραπείας σε έναν άνθρωπο, το φάρμακο μπορεί να επηρεάσει διάφορα μέρη του σώματος, όπως τους πνεύμονες, το έντερο, την καρδιά και τον εγκέφαλο. Αυτή η απόκριση ολόκληρου του σώματος είναι αδύνατο να μελετηθεί χρησιμοποιώντας μόνο τα αντίγραφα πνευμόνων.

Ο Κρζανόφσκι φιλοδοξεί, λοιπόν, να κατασκευάσει πολλά όργανα και να τα συνδέσει έτσι ώστε να επικοινωνούν/λειτουργούν ταυτόχρονα. Αλλά αυτό θα χρειαστεί αρκετά χρόνια, αν σκεφτεί κανείς ότι μόνο οι δοκιμές των τεχνητών πνευμόνων θα διαρκέσουν περίπου πέντε έτη.

Ακολουθήστε το Protagon στο Google News