Τρισδιάστατα τυπωμένες ωοθήκες και λειτουργικές

Νέες τρισδιάστατα τυπωμένες ωοθήκες επέτρεψαν σε στείρους θηλυκούς ποντικούς να γεννήσουν. Οι δοκιμές σε γυναίκες ακολουθούν σύντομα στο μέλλον. -Μετάφραση, επιλογή εικόνων από τον Θωμά Αργυρέα.

3d-printed-ovary-fertility-1Στείρα ποντίκια απέκτησαν τη δυνατότητα να γεννήσουν υγιείς απογόνους χάρις στις νέες ωοθήκες που εκτυπώθηκαν σε 3D-printers οι οποίες, όταν τοποθετήθηκαν στο σώμα τους, σε μόλις μία εβδομάδα ανέπτυξαν παροχή αίματος  και άρχισαν να απελευθερώνουν ωάρια.

Οι ερευνητές σκοπεύουν τώρα να δοκιμάσουν αυτές τις τεχνητές ωοθήκες σε χοίρους και αν όλα πάνε καλά, θα ακολουθήσουν ανθρώπινες δοκιμές. Ευελπιστούμε ότι τα εργαστηριακά όργανα θα αποτελέσουν επιλογή για γυναίκες με αναπαραγωγικά συστήματα που έχουν υποστεί βλάβη από θεραπείες για καρκίνο ωοθηκών.

“Αυτή η έρευνα δείχνει ότι οι βιοπροσθετικές ωοθήκες παρουσιάζουν μακροχρόνια και ανθεκτική λειτουργία”, λέει μία από τους επιστήμονες της ομάδας, η Teresa K. Woodruff, από το Northwestern University.

3d1«Η χρήση της εμβιομηχανικής (αντί να μεταμοσχεύσουμε από ένα πτώμα – δότη) για την δημιουργία δομών οργάνων που να λειτουργούν και να αποκαθιστούν την υγεία ενός ιστού για τον ασθενή, είναι το “ιερό δισκοπότηρο” της βιοτεχνολογίας για την αναγεννητική ιατρική».

Η Woodruff και η ομάδα της παρήγαγαν τις τεχνητές ωοθήκες χρησιμοποιώντας ζελατίνη ως «μελάνι» στον 3D εκτυπωτή – ένα είδος βιολογικής υδρογέλης που είναι λιγότερο πιθανό να απορριφθεί από το σώμα και είναι επίσης πορώδης, πράγμα το οποίο την βοηθά να αλληλεπιδρά με τους ιστούς και να τροφοδοτείται με το αίμα του ξενιστή.

Οι υδρογέλες είναι ένα μείγμα από 99% νερό και λίγο πολυμερές, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να τείνουν να είναι αρκετά μαλακές, αλλά η ομάδα της Northwestern μπόρεσε να χειριστεί το μελάνι ζελατίνας ώστε να δώσει μια ευέλικτη αλλά σταθερή δομή.

“Οι περισσότερες υδρογέλες είναι πολύ αδύναμες, αφού αποτελούνται κυρίως από νερό και συχνά καταρρέουν στον εαυτό τους”, λέει ένας από τους ερευνητές ο Ramille Shah. “Αλλά βρήκαμε μια θερμοκρασία της ζελατίνης τέτοια που να της επιτρέπει να είναι αυτοσυντηρούμενη, να μην καταρρέει και να οδηγεί στην κατασκευή πολλαπλών στρώσεων. Κανείς άλλος δεν είχε πετύχει ως τώρα να τυπώσει ζελατίνη με τόσο καλά καθορισμένη και αυτοσυντηρούμενη γεωμετρία”.

6-kidney prototypeΑκούγεται αρκετά απλό, αλλά η επιβίωση των οργάνων εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το συγκεκριμένο μοτίβο των πόρων στο τρισδιάστατο πλέγμα του οργάνου. Κάθε τρύπα έπρεπε να τοποθετηθεί στρατηγικά μέσα στα διάφορα στρώματα πλέγματος για να συγκρατήσει δεκάδες λειτουργικά ωοθυλάκια – τους σάκους που περιέχουν ανώριμα ωάρια – και να τους επιτρέψει να αναπτυχθούν.

“Πρέπει να φιλοξενούνται τόσο τα μικρά όσο και τα μεγάλα ωοθυλάκια και πρέπει να επιτύχουμε ένα περιβάλλον που να παρέχει διασταυρούμενη επικοινωνία μεταξύ αυτών των ωοθυλακίων, διότι με αυτό τον τρόπο οι φυσικές ωοθήκες σηματοδοτούν συγκεκριμένες μόνο ωοθυλακιορρηξίες”, δήλωσε ο Shah στο CNN.

Οι πόροι έπρεπε επίσης να ρυθμιστούν ώστε να εξασφαλίσουν τη σωστή ποσότητα ροής αίματος στο εσωτερικό των τεχνητών ωοθηκών.

3d-ncomms15261-f1Η ομάδα λέει ότι αυτή είναι η πρώτη μελέτη που δείχνει πόσο σημαντικό είναι το σχέδιο, ώστε να εξασφαλίσει τη μακροπρόθεσμη επιτυχία των τεχνητών ωοθηκών.

Τα όργανα μεταμοσχεύθηκαν σε θηλυκά ποντίκια που τους είχαν αφαιρεθεί χειρουργικά οι ωοθήκες και από τα επτά που ζευγάρωσαν μετά την εμφύτευση, τρία γέννησαν νεογνά από γονιμοποίηση. Και τουλάχιστον δύο στα τρία νεογνά- ήταν γερά και υγιή.

Οι μητέρες ήταν επίσης σε θέση να θηλάσουν, πράγμα που σημαίνει ότι τα ορμονικά τους σήματα ήταν σε κατάσταση φυσιολογικής λειτουργίας παρά το γεγονός ότι αφαιρέθηκαν οι φυσικές ωοθήκες τους.

Φυσικά, όλα πήγαν καλά για τα στείρα ποντίκια, αλλά πότε θα αρχίσει η τεχνολογία να κάνει τη διαφορά στις ανθρώπινες ζωές;

Η ομάδα ελπίζει να μεγεθύνει το τεχνητό πρότυπο των ωοθηκών τους και να εκτυπώσει μεγαλύτερες εκδόσεις 3D για στείρους χοίρους. Εάν όλα πάνε καλά, σχεδιάζουν να εισαγάγουν την τεχνολογία σε ασθενείς ανθρώπους σταδιακά, ξεκινώντας με δομές που αντικαθιστούν μόνο την παραγωγή ορμονών, προτού πειραματιστούν με την κατασκευή πλήρως λειτουργκών τεχνητών οργάνων.

Αυτό θα ήταν ιδιαίτερα σημαντικό στις νεαρές ασθενείς με καρκίνο, οι οποίες δεν έχουν ακόμη ξεπεράσει την εφηβεία, και χρειάζονται τις τεχνητές ωοθήκες για να αναπτυχθούν μαζί τους.

“Αυτό που συμβαίνει με μερικές από τις καρκινοπαθείς μας είναι ότι οι ωοθήκες τους δεν λειτουργούν σε αρκετά υψηλό επίπεδο και πρέπει να χρησιμοποιήσουμε θεραπείες αντικατάστασης ορμόνης για να προκαλέσουμε την έναρξη της εφηβείας”, ανέφερε σε μια δήλωσή της μία από την ομάδα, η Monica Laronda.

3d2«Σκοπός αυτού του πλέγματος είναι να λειτουργήσει όπως θα λειτουργούσε μια ωοθήκη» Σκεφτόμαστε την μεγάλη εικόνα, που σημαίνει κάθε στάδιο της ζωής του κοριτσιού, από την εφηβεία και μέσα από την ενηλικίωση προς μια φυσική εμμηνόπαυση ».

Έχουμε αρκετά χρόνια να περιμένουμε πριν δούμε αυτή την πρόοδο σε ανθρώπινες δοκιμές, αλλά ελπίζουμε ότι κάναμε την αρχή για κάτι επαναστατικό.

Ο Anthony Atala από το ινστιτούτο Wake Forest Institute για την Αναγεννητική Ιατρική, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, δήλωσε στο CNN ότι η δυνατότητα να είμαστε σε θέση να εκτυπώνουμε όργανα αναπαραγωγής θα προσφέρει τεράστια οφέλη στο μέλλον, επειδή μιας και το πλέγμα λειτούργησε σωστά, θα πρέπει να είναι εύκολο να μεγαλώσει σε κλίμακα και να αναπαραχθεί.

“Η εκτύπωση μας δίνει δυνατότητα μεγέθυνσης, επειδή μπορούμε να κλιμακώσουμε το σχέδιο αντί να το κάνουμε με το χέρι, μας δίνει αναπαραγωγικότητα επειδή μπορούμε να τα εκτυπώνουμε με τον ίδιο τρόπο κάθε φορά με ακρίβεια, κυρίως διότι μπορούμε να τοποθετήσουμε με ακρίβεια ένα-ένα κύτταρο όπου το χρειαζόμαστε », δήλωσε ο Atala.

“Θα μειωθεί τελικά και το κόστος παραγωγής οργάνων μέ τη χρήση αυτών των τεχνολογιών, επειδή αυτοματοποιείται η διαδικασία”.

Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στο Nature Communications.

Πηγή: Science Alert, 17 ΜΑΪΟΥ 2017

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s