|
|
 |
Οικοδομώντας το σώμα
|
|
|
|
|
|
|
Πριν από 6 χρόνια, ο Michael Sefton του Πανεπιστημίου του Τορόντο παρότρυνε προκλητικά τους συναδέλφους του από τον νεοπαγή τομέα της μηχανικής ιστών να κατασκευάσουν μια λειτουργική ανθρώπινη καρδιά μέσα στη δεκαετία που ακολουθούσε. Με την επιτυχή απομόνωση ανθρώπινων εμβρυϊκών αρχέγονων κυττάρων αργότερα εκείνη τη χρονιά, η πρόκληση του Sefton έδινε την εντύπωση ότι είναι πολύ περισσότερο προσιτή και εφικτή· τα αρχέγονα κύτταρα, ούτως ή άλλως, αποτελούν το εφαλτήριο της φύσης για την κατασκευή λειτουργικών οργάνων.
Σήμερα, ο Sefton παραδέχεται ότι η προθεσμία στην πρωτοβουλία του «Ζωντανά Εμφυτεύματα μέσω Μηχανικής» (LIFE) ήταν αφελής και κρίνει ότι για να επιτευχθεί η πρόκλησή του θα χρειαστούν τουλάχιστον άλλα 10 έως και 20 χρόνια. «Πρέπει πρώτα να μπορούμε να περπατάμε, προτού καταφέρουμε να τρέχουμε» λέει, συμπληρώνοντας ότι «η όλη ανησυχία σήμερα σχετίζεται με το κατά πόσον μπορεί να κατασκευαστεί υπό πλήρη έλεγχο αγγειωμένο ιστοτεμάχιο ή ιστός από δύο-τρεις κυτταρικούς τύπους».
Λεπτά στρώματα δέρματος και απλά αιμοφόρα αγγεία έχουν δημιουργηθεί στο εργαστήριο, ενώ ορισμένες εκδοχές τους βρίσκονται ήδη στο στάδιο των ανθρώπινων κλινικών δοκιμών. Όμως, για οποιοδήποτε πλήρες όργανο απαιτείται ένα σύνθετο τρισδιάστατο οικοδόμημα εξειδικευμένων κυττάρων, νεύρων και μυών, όπου όλα τους να είναι συνυφασμένα με ένα πυκνό δίκτυο αγγείων και τριχοειδών διαμέσου των οποίων να διαχέονται οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά. Οι κύριες δυσκολίες μέχρι σήμερα εντοπίζονται στο να κάνουμε πολλαπλούς τύπους κυττάρων να αυξάνονται αριθμητικά και να συνεργάζονται μεταξύ τους αρμονικά, αλλά και στο να παρακινείται ο σχηματισμός αιμοφόρων αγγείων (απαραίτητα για τη θρέψη των ιστών) σε πάχος μεγαλύτερο από μερικά εκατοστά του χιλιοστομέτρου.
Έχοντας ως πρότυπο το φυσικό τρισδιάστατο σχήμα που αναπτύσσει κάποιο όργανο, οι μηχανικοί των ιστών προσπαθούν να κάνουν παρακείμενα κύτταρα να «μιλήσουν» το ένα στο άλλο, και έτσι να ολοκληρώσουν το έργο οικοδόμησης των επιθυμητών ιστών. Η συγκεκριμένη προσέγγιση έχει αποφέρει την «εκτύπωση» κυτταρικών αθροισμάτων σε απλές μορφές-μοτίβα, τα οποία διανέμονται ως μικροί σβώλοι από ειδικούς εκτυπωτές κυττάρων με τεχνολογία αντίστοιχη των εκτυπώσεων με ψεκασμό μελάνης· μάλιστα, στα απλά αυτά μοτίβα οι σβώλοι πέφτουν μαζί και δημιουργούν συνδέσεις προς μεγαλύτερα ιστοτεμάχια. Το επόμενο βήμα θα είναι η «εκτύπωση σχεδίων» στα οποία θα χρησιμοποιούνται πολλαπλοί κυτταρικοί τύποι, και τελικά «εκτύπωση» αυτών σε επάλληλες στιβάδες ώστε να δημιουργηθούν μεγαλύτερες δομές. Κατά μια παρόμοια τεχνική, αναρτώνται ζωντανά κύτταρα μέσα σε στρώμα διαυγούς υδρογέλης, τα οποία κατόπιν μπορούν να διαμορφωθούν σε στιβάδες ή να σχηματοποιηθούν σε τρισδιάστατες μορφές. Καμία, εντούτοις, από αυτές τις τακτικές δεν έχει αποδώσει το κρίσιμο αγγειακό δίκτυο που είναι αναγκαίο για τη διατήρηση πυκνότερων ιστών.
Μεγαλύτερη πρόοδος έχει επιτευχθεί με τη «σπορά» αρχέγονων κυττάρων πάνω σε μια ποικιλία απλών ικριωμάτων τα οποία εμποτίζονται με ουσίες που προάγουν τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Το περασμένο φθινόπωρο, για παράδειγμα, ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Τechnion της Χάιφα στο Ισραήλ ανέφεραν την παραγωγή ιστών από νευρικά, ηπατικά και χόνδρινα κύτταρα, καθώς επίσης και το σχηματισμό ενός «τρισδιάστατου αγγειόμορφου δικτύου» πάνω σε ένα βιοαποικοδομήσιμο πολυμερικό ικρίωμα το οποίο είχε σπαρεί με ανθρώπινα εμβρυϊκά αρχέγονα κύτταρα. Όταν μεταμοσχεύθηκαν σε ποντικό, οι κατασκευές διατηρήθηκαν άθικτες και παρουσίασαν συνδέσεις με την αιματική παροχή του ζώου.
Παρ’ όλα αυτά, οι επιστήμονες που εργάζονται με αρχέγονα κύτταρα, εμβρυϊκά ή ό,τι άλλο, παραδέχονται πως μόλις έχουν αρχίσει να μαθαίνουν «κόλπα» ώστε να ελέγχουν το είδος του ιστού στον οποίο διαφοροποιούνται τα κύτταρα· ομοίως, μόλις έχουν ξεκινήσει να διακρίνουν τα «συνθήματα» και τις «υποδείξεις» που στέλνουν τα κύτταρα μεταξύ τους, αλλά και όσα λαμβάνουν από το φυσικό τους περιβάλλον κατά τη διαδικασία της ανάπτυξης ενός οργάνου. Ο Sefton, όμως, δηλώνει ότι «δεν διαθέτουμε ακόμη το τέλειο και έξοχο ρεπερτόριο εργαλείων που χρησιμοποιεί η φύση».
Έτσι, τα περισσότερα μοντέλα για την ανάπτυξη πλήρων οργάνων χρησιμοποιούν κάποιον τύπο ζωντανού «βιοαντιδραστήρα». Σε μερικές περιπτώσεις, μπορεί να είναι και ο ίδιος ο ασθενής που έχει ανάγκη το όργανο. Ο Anthony Atala, του Πανεπιστημίου Wake Forest (Βόρεια Καρολίνα), ο οποίος κάποτε ανέπτυξε σε δοκιμαστικό σωλήνα μια ουροδόχο κύστη την οποία και μεταμόσχευσε σε σκύλο, πολύ πρόσφατα ξεκίνησε ερευνητική συνεργασία με τον Robert Lanza ―και αυτός στο Wake Forest― και με άλλους ερευνητές για να αναπτύξουν ένα μίνι νεφρό μέσα σε αγελάδα. Πρόδρομα νεφρικά κύτταρα λήφθησαν από έναν εμβρυϊκό κλώνο τής εν λόγω αγελάδας και εμφυτεύθηκαν στο σώμα του πειραματόζωου, όπου και αναπτύχθηκαν σε πρωτοόργανα με όλους τους κυτταρικούς τύπους που διαθέτει ένας φυσιολογικός νεφρός. Μάλιστα, αυτές οι «νεφρικές μονάδες» παρήγαγαν ακόμη και υγρό που έμοιαζε με ούρο.
Η ιδέα να δημιουργηθεί όργανο μέσω σποράς κυττάρων και στη συνέχεια να αφεθεί στο σώμα η ολοκλήρωση της κατασκευής του ίσως να είναι αποτελεσματική στην περίπτωση νεφρού, αφού ο ασθενής θα μπορούσε να υποβάλλεται σε αιμοκάθαρση καθώς το νέο όργανο θα γεννιέται μέσα του, σύμφωνα με τον Jeffrey L. Platt, καθηγητή ανοσολογίας και διευθυντή του προγράμματος «Βιολογία των Μεταμοσχεύσεων» στη Mayo Clinic. Για έναν ασθενή, όμως, που υποφέρει από πνευμονική ή καρδιακή ανεπάρκεια, η δημιουργία νέου οργάνου εντός του θα καταπονούσε υπερβολικά το ήδη εξασθενημένο σώμα του. Κάθε πρόοδος, ωστόσο, στη δημιουργία ακόμη συνθετότερων ιστών θα μπορούσε να αποφέρει έστω και μια σωτήρια εμβαλλωματική λύση για μια μέτρια κατεστραμμένη καρδιά ή και ήπαρ, υποστηρίζει ο Platt, μαζί φυσικά με νέα βαθύτερη γνώση σχετικά με το πώς η φύση οικοδομεί τα μεγαλύτερου μεγέθους σωματικά εξαρτήματα.
|
|
|
|
|
|
