Utripajoče srce iz 3D-tiskalnika

Dr. Melanie Matheu je direktorica podjetja Prellis Biologics. Ustanovila ga je oktobra 2016, da bi z optično zasnovanim sistemom tiskanja uresničila vizijo o ustvarjanju popolnoma ožiljenih človeških tkiv in organov, primernih za presaditev.

Z njo smo se pogovarjali v dunajskem središču Vienna BioCenter na srečanju Health Pioneers, združenju inovatorjev na področju farmacevtike, biotehnologije, zdravstvenega varstva in javnih zdravstvenih sistemov, kjer je bila med glavnimi govorniki.


 

Predvidevam, da vas je čakala obetavna akademska kariera. Zakaj ste se odločili za svoje podjetje?

Res so mi ponudili položaj redne profesorice in službo v zagonskem podjetju, ki se je ukvarjalo z zdravljenjem avtoimunskih bolezni. Podelili so mi tudi štipendijo organizacije za raziskave mladostnega diabetesa. Vse ponudbe sem zavrnila in ustanovila svoje zagonsko podjetje. To je res zelo tvegana poklicna odločitev, vendar sem hotela ne samo spoznati nekaj novega, ampak tudi uveljaviti nove tehnologije.
 

Katere?

Z obratnim inženirstvom sem hotela na podlagi posnetkov tkiva izdelati to tkivo. Ustanovila sem podjetje in prodala hišo, da bi plačala stroške prijave patenta.
 

Skupaj z možem in psom?

[Smeh] Znanost na prvem mestu! Spoznala sem, da je tehnologija zelo pomembna in lahko spremeni življenja milijonov ljudi, saj lahko poenostavi ne samo presaditev, ampak tudi zdravljenje bolezni. Menim, da je za to vredno tvegati.


 

Kako deluje obratno inženirstvo v vašem primeru?

Izdelali smo napravo, ki lahko obdela katerokoli datoteko CAD [datoteko računalniško podprtega načrtovanja] in poustvari resničnost. Če mi, recimo, sporočite podatke o strukturi jabolka, lahko tako kakor vsi drugi inženirji določimo koordinate CAD. Nato izdelamo takšno jabolko z laserskim tiskalnikom. Uporabljamo računalniški program, v katerem lahko z lasersko izdelavo hologramov izdelamo ne samo zunanjo obliko, ampak tudi strukturo predmeta. Če menite, da je najpomembnejša oblika jabolka, projiciramo robove jabolka in jih natisnemo v naši matrici; če mislite, da je enako pomembna notranja struktura jabolka, spet upoštevamo koordinate CAD in natisnemo tudi to. To velja tudi za tkiva in organe. Če poznamo strukturo kože ali ledvic, naredimo datoteko CAD in jo natisnemo, kakor to naredi navaden 3D-tiskalnik.
 

Ali je kakovost vašega materiala primerljiva s kakovostjo »božanskega« materiala, iz kakršnega so sestavljena človeška tkiva?

Zelo spoštujem delovanje celične biologije, saj lahko prav z njo rešimo številne težave. Celice so ogrodje, matrica, na kateri raste celotna struktura, ki jo nameravamo graditi. Če imamo torej na voljo celično matrico, na kateri lahko živijo celice – torej biokompatibilno matrico, ki ne povzroča imunskih odzivov in vsebuje nekatere sestavine, ki jih celice nujno potrebujejo, denimo kolagen in hialuronsko kislino –, lahko opravimo biotiskanje. Tiskamo lahko kemokine in citokine, ki ohranjajo celice žive, torej različne beljakovine, na katere se celice odzovejo. Tiskamo jih lahko v strukturi tako, da se »zalepijo« na strukturo. Če poleg tega poskrbimo še za ustrezne biomehanske sile in spodbudimo celice, da se razvijejo do nekega stanja, lahko celice same začnejo sestavljati zunajcelično matrico, svoj lasten material in svoje beljakovine, kakor to počnejo v človeškem organizmu. To smo s poskusi tudi dokazali. Imamo majhne strukture tkiv, ki smo jih izdelali v laboratoriju. Obložili smo jih z vaskularnimi celicami. To je zelo pomembno in težko opravilo pri izdelavi tkiva; do zdaj še nikomur ni uspelo izdelati mikrovaskularnih struktur oziroma kapilar. Če bi radi naredili nos, ni dovolj izdelati samo zunanje strukture; nos bo odmrl, če nima na voljo dovolj kisika in hranljivih snovi. Zato nujno potrebujemo kapilare. To težavo pri izdelavi tkiva je rešilo moje podjetje. Izdelamo lahko kapilare in jim dodamo vaskularne celice, ki nato ustvarijo svojo mrežo in začnejo ustvarjati nove vaskularne celice. Tako gradimo novo tkivo.
 

Mar ne počnejo tega tudi drugi raziskovalci, denimo Šinja Jamanaka, ki je za svoje pluripotentne matične celice prejel Nobelovo nagrado?

Jamanako poznam osebno in zelo rada bi sodelovala z njegovo skupino ter drugimi strokovnjaki na tem področju. To, kar počnejo, je čudovito. Toda te celice ne morejo narediti organov, ampak samo majhne skupke tkiv. Ne morete narediti organa, če ne izdelate njegove strukture in ne vzpostavite vaskularnega sistema kot vodnika za rast organov. Če imajo celice na voljo okolje, kakršnega potrebujejo, in jih ustrezno spodbujamo, bodo izdelale delujočo strukturo. Prav to je naš cilj: celicam zagotoviti nujno potrebno zunajcelično matrico v ustrezno pripravljenem trirazsežnem okolju in nato pravilno spodbujati njihov razvoj – vse zato, da bi celice ustvarjale delujoče tkivo.
 

Kakšen je vaš časovni načrt?

Ukvarjamo se s človeškimi ledvicami v naravni velikosti. Čez dve ali tri leta jih nameravamo vsaditi v žival in pokazati, da delujejo. Moja vizija za bolnike, ki jim odpovedujejo ledvice, je, da bi z biopsijo odvzeli matične celice darovalcu, čigar tkivo je čim bolj podobno tkivu prejemnika, ali pa bi jih odvzeli celo bolniku. Potem bi celice množili, dokler jih ne bi imeli dovolj za preselitev strukture ledvic, nato bi s 3D-tiskalnikom natisnili ledvice za bolnika. Menimo, da bomo za postopek v umetnem okolju do presaditve potrebovali največ mesec dni.
 

Kaj boste storili, če bo telo zavrnilo organ?

Če je nekaj narejeno iz vaših lastnih celic, ne pričakujemo zavrnitve. Tudi če naredimo ledvice iz celic darovalca, je bolje imeti takšne ledvice in jemati zdravila proti zavračanju organov kakor biti popolnoma brez ledvic. Materiali naših struktur, na katerih celice rastejo v organ, so biorazgradljivi materiali, zato pričakujemo, da po presaditvi v telesu ne bo odvečnih snovi. Materiali se bodo razgradili, tako kakor se zgodi tudi s sodobnimi šivi po operaciji.
 

Ali je z obratnim inženirstvom mogoče kopirati tudi videz virusov in povzročiti revolucijo v cepljenju?

To je zelo zanimiva ideja, vendar za zdaj še neuresničljiva, saj je ločljivost virusov takšna, da jih še vedno ne moremo kopirati z našimi tiskalniki. Toda v laboratoriju nam je uspelo kopirati limfne vozle, jih izzvati z različnimi virusi in pokazati imunski odziv človeških protiteles na te viruse. Človeška protitelesa zelo učinkovito preprečujejo ponovne okužbe. Če vam vbrizgajo protitelesa, ste nekaj mesecev zaščiteni pred okužbo, dokler so protitelesa v vašem organizmu. Tako bi se lahko zaščitili pred novimi boleznimi, za katere še nimamo dobrih cepiv, denimo za bolezni virusov zika in ebola.


 

S kakšnimi argumenti na finančnem trgu privabljate vlagatelje?

Naša platformna tehnologija temelji na številnih idejah in ustanovitelji so jo bili pripravljeni podpreti. Pričakujemo, da bodo odobrili vseh šest naših patentnih prijav. Ne poznam nikogar drugega, ki bi lahko tiskal s takšno ločljivostjo kakor mi. Pomagamo lahko odkrivati nova zdravila, zdraviti rane in opekline, koristimo lahko akademskim kolegom in raziskovalcem tkiv. Že zdaj sodelujemo s tremi ameriškimi univerzami, ki z našo tehnologijo proučujejo celice na popolnoma nov način. Na eni od univerz proučujejo diabetes tipa 1, na drugi glioblastom, nevaren možganski tumor, na tretji pa proksimalni tubul.
 

Koliko imate zaposlenih in kapitala?

Skupaj nas je devet. Na voljo imamo 3,8 milijona ameriških dolarjev.
 

Kaj bi vas lahko pri vašem delu najbolj oviralo?

Še nihče ni izdelal velikega trirazsežnega tkiva; to je še vedno neznano področje. Imamo dobro idejo in poznamo postopek, a ne vemo, kaj bodo celice nazadnje res naredile. Toda kljub temu smo prepričani, da bomo pomagali odkrivati nove načine zdravljenja in ustvarjanja novih organov.