Prvi put u bioreaktoru: naučnik je ponovo uzgojio ljudsko pluće — Da li počinje era obnove organa iz sopstvenih ćelija?

Oko 2010. godine, Michael Riddle, tada pozni tridesetogodišnji student medicine na University of Texas Medical Branch (UTMB), primetio je u prodavnici za kućne ljubimce jeftin akvarijum od 20 dolara koji mu je oblikom podsećao na ljudsku torakalnu šupljinu. Taj jednostavan prizor podstakao je ideju: upotrebiti rezervoar kao bioreaktor za uzgoj pluća van tela. Riddle je od tog modela razvio veliki plućni bioreaktor koji je pomogao timu da dekeliularizuje i ponovo naseli svinjska i ljudska pluća.

Kako radi metoda

Tim najpre dekeliularizuje donorovo pluće — ispira originalne ćelije i ostavlja unutrašnju strukturu organa, takozvanu biološku skelu (extracellular matrix). Potom tu skelu ponovo naseljavaju ćelijama nameravanog primaoca, najčešće derivovanim iz matičnih ćelija ili pacijentovih sopstvenih ćelija, i uzgajaju organ u kontrolisanim uslovima bioreaktora.

Pronalazak rešenja za plutanje pluća

Jedan od ključnih izazova bio je što pluća, zbog vazduha u svojim strukturama, plutaju u tečnosti. Umesto da se tome suprotstavlja, Riddle je okrenuo svinjsko pluće naopačke i pričvrstio dušnik na cev na dnu rezervoara, tako da organ ostane suspendovan bez pritiskanja osetljivih krvnih sudova. Istovremeno je kroz krvne sudove i disajne puteve pumpao rastvor za dekeliularizaciju — pristup koji je, prema Riddlu, skratio vreme dekeliularizacije svinjskog pluća sa otprilike pet meseci na tri dana.

Rezultati i značaj

Istraživači na UTMB su transplantovali rekonstruisana pluća u svinje; ta pluća su se integrisala sa telima i nastavila da sazrevaju do oko dva meseca bez jasnih znakova odbacivanja, mada još nisu bila sposobna da zamene sva pluća životinje. Tim takođe izveštava o tome šta opisuje kao prvo ljudsko pluće uzgojeno u laboratoriji na biološkoj skeli i matičnim ćelijama — pokazatelj da je moguće dekeliularizovati pluća ljudske veličine i ponovo ih delimično naseliti ljudskim ćelijskim tipovima u specijalizovanom plućnom bioreaktoru.

Zašto je ovo važno?

Problem nedostatka donornih organa je ogroman: u SAD više od 100.000 ljudi čeka na transplantaciju, a samo oko 20–30% doniranih pluća uspe da bude upotrebljeno kod pacijenata. Dekeliularizacija i ponovna naseljenost nude mogućnost da se neke odbačene donorske strukture „spasu" i preobraze u personalizovane replike, koje bi mogle biti manje podložne imunološkom odbacivanju ako se koriste pacijentove sopstvene ćelije.

Izazovi koji ostaju

Ipak, put do transplantacija spremnih za rutinsku upotrebu je dug. Glavni izazovi uključuju:

• Proizvodnju dovoljnog broja pacijent-specifičnih ćelija;
• Ponovnu naseljenost svih delova pluća, uključujući složene mikroskopske strukture;
• Postizanje pouzdane i dugotrajne razmene gasova (funkcionalne respiratorne sposobnosti);
• Razvijanje industrijskih procesa i regulatornih okvira za skaliranje proizvodnje.

Mogućnosti za budućnost

Ukoliko se ovi problemi reše, bioinženjering organa mogao bi da transformiše medicinu: od smanjenja potrebe za doživotnom imunosupresijom do testiranja novih lekova direktno na živim ljudskim organima u laboratorijskim uslovima. Riddle i drugi istraživači veruju da je polazak od prirodne biološke skelete realističniji pristup nego izgradnja vrlo kompleksnih organa od nule.

Michael Riddle danas je lekar i izvršni direktor kompanije Mesogen, a njegov rad — i rad njegovih kolega — pomerio je plućni bioinženjering značajno napred. Ipak, kliničke transplantacije uzgajanih ljudskih pluća ostaju cilj za budućnost, a ne neposredna realnost.

Napomena: Izveštaji o "prvom ljudskom pluću" uzgojenom u laboratoriji predstavljaju značajan napredak, ali zahtevaju oprez pri tumačenju dok se ne pojave širе reprodukovane, vrline-kliničke potvrde i regulatorni pregledi.