ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Znanost uspjela u stvaranju prvog bio-umjetnog uda štakora

Znanost je napravila veliki korak prema stvaranju bio-umjetnih udova uspješnim uzgajanjem uda prednje noge štakora, uključujući mišićno tkivo i krvne žile. Predstavlja li ovaj najnoviji razvoj događaja svjetlu budućnost ljudima amputiranih udova, koji bi tako jednog dana mogli dobiti zamjenski, potpuno funkcionalan biološki ud?

U laboratoriju je, kao jedan od prvih koraka na putu prema stvaranju bio-umjetnih, potpuno funkcionalnih udova, uspješno uzgojen prednji ud noge štakora.

“U ovom se trenutku fokusiramo na ruke i prednje udove kao dokaz koncepta. No, tehnika se može jednako tako iskoristiti i za uzgoj nogu i ostalih ekstremiteta,” rekao je Harald Ott iz Massachusetts General Hospital bolnice u Bostonu, SAD.

Znanstvena fantastika u stvarnom životu

“Ovo je znanstvena fantastika u stvarnom životu. Izuzetno uzbudljiv razvoj [događaja], no biti će pravi izazov razviti [potpuno] funkcionalan ud,” napomenuo je Daniel Weiss s medicinskog fakulteta u Burlingtonu.

U današnje se vrijeme izgubljeni ud često nadomješta umjetnim, što je dosad već olakšalo živote milijuna ljudi diljem svijeta. Pisali smo u više navrata o protezama i dosegu tehnologije, koja je došla do toga da koristi namjeru pojedinca kao signal za upravljanje. Zasad, jasno, sve u laboratorijskim, kontroliranim uvjetima.

No, unatoč dobrim stranama, umjetni udovi i dalje ne izgledaju i ne funkcioniraju poput bioloških udova. Također, mnogi od njih zahtijevaju (dugogodišnje) korištenje imunosupresiva kako ih tijelo primatelja ne bi odbacilo.

Prema riječima istraživača na ovom projektu, bio-umjetnim udovima riješiti će se mnoštvo problema umjetnih udova, no neće biti lako. “Ovo je prvi pokušaj da se napravi biološki ud. Nije mi poznata ni jedna druga tehnologija koja bi bila u stanju razviti ovako složeni ud,” dodao je Utt.

Korištena tehnika ista kao i za razvoj ostalih bio-umjetnih organa

Tehnika koja je korištena za razvoj bio-umjetnog uda u suštini nije nova, jer je već uspješno iskorištena za uzgoj srca, pluća i bubrega. Jednostavniji organi, poput dušnika, čak su u više prilika i transplantirani, no u nekoliko su navrata, nažalost, završili smrću pacijenta. Prostora za napredak, dakle, ima mnogo.

Tehnika se praktički sastoji od dva dijela. U prvom dijelu - decelularizaciji, organi preminulih donatora su tretirani detergentom koji uništava meko tkivo, nakon čega ostaje samo matrica organa. Matrica sadrži strukturu organa, nedvosmisleno ga definirajući. U slučaju prednjeg uda štakora, matrica uključuje strukturu koja definira krvne žile, tetive, mišiće i kosti.

U drugom dijelu - recelularizaciji, matrica se nalazila u bioreaktoru, koji je osigurao sve potrebne uvjete za rast uda, uključujući električnu stimulaciju. Da bi rast tkiva bio moguć, u spomenutu matricu dodane su matične stanice primatelja, čime je osigurano da novi ud ne bude odbačen od strane primatelja.

Možda zvuči jednostavno, no uzgoj bio-umjetnog uda to nikako nije. “Složena struktura naših udova izuzetno otežava razvoj funkcionalnih bio-udova. Udovi se sastoje od mišića, kostiju, krvnih žila, ligamenata, tetiva i živaca. Svi ovi elementi moraju, jasno, biti izgrađeni i svaki od njih zahtijeva svoju vlastitu matricu,” napomenuo je Ott.

Ud zasada tek djelomično funkcionalan

Funkcionalnost uda pokazali su testovi provedeni nakon što je isti uspješno uzgojen, za što je bilo potrebno oko tri tjedna. Korištenjem električnih stimulacija, mišići su uspješno aktivirani, dosežući oko 80% snage mišiće novorođenog štakora. “Pokazali smo da je udom moguće izvesti osnovne pokrete, poput otvaranja i zatvaranja šake,” istaknuo je Ott.

Osim toga, istraživači su uspješno ‘spojili’ bio-umjetan ud na ud zdravog štakora, čime je omogućena cirkulacija krvi kroz krvne žile bio-umjetnog uda.

Ipak, ovo još uvijek nije dokaz da njihova metoda radi. Ono što još tek treba pokazati jest mogućnost da se živci razgranaju po novom tkivu, kako bi njime bilo moguće upravljati. Iz iskustva s transplantacijama ruke, napominje Ott, znamo da se ovo grananje događa tako što živci penetriraju u novo tkivo, što tek ostaje vidjeti hoće li biti slučaj i s bio-umjetnim udom.

Svaka kovanica ima dvije strane

Da postoji i druga strana kovanice, upozorio je Steve Badylak, koji ima iskustva s liječenjem oštećenih ljudskih mišića. “Iako je predstavljeni rad važan korak naprijed, i dalje ostaje vidjeti kako će se grupa suočiti s nadolazećim tehničkim izazovima. Među njima, vjerojatno najveći jest osigurati neometanu cirkulaciju krvi, kako bi se spriječila pojava ugrušaka.”

Ima i onih koji su skeptični spram bio-umjetnih udova. “Složeni organi, kao što je ruka, izgrađeni su od različitih tkiva, što ovaj pristup čini neostvarivim,” upozorio je Oskar Aszmann sa sveučilišta u Beču, izumitelj mislima kontrolirane bioničke ruke. “Osim toga, da bi funkcionirala, ruka mora sadržavati veliki broj živaca, ostvarenje čega je u ovom trenutku nepremostivi problem. Iz tog razloga, u ovom trenutku ovaj pristup mora ostati u sferi znanstvenog istraživanja.”

Da tome uistinu i jest tako, potvrdio je i sam Ott, svjestan nezrelosti tehnologije, rekavši da je “ovo rana faza i mnogo toga još mora biti učinjeno,” te kako će proći još barem jedno “desetljeće prije nego prvi bio-umjetni udovi budu spremni za testiranje na ljudima.”

U međuvremenu, istraživanje ide naprijed i u drugim područjima koja se javljaju kao moguća alternativa bio-umjetnim udovima. Jedno područje koje se pokazuje kao obećavajuće jest 3D printanje i kombinacija istog s materijalima koji omogućuju sinergiju s preostalim ljudskim udom. No, i ova je tehnologija u začetku, pa je teško govoriti ako, kada i na koji način će moći zamijeniti trenutno postojeće, standardne proteze te koja će od njih, ako ikoja, prevladati.

Dok se to ne dogodi, ljudima koji su ostali bez udova ne preostaje ništa drugo nego koristiti postojeće proteze koje su, u ovom trenutku, impresivne više estetski nego funkcionalno, no ipak svakim danom sve bolje i pristupačnije.

Izvor: IFLSci, NewSci

Podijeli.