3D-printer skal bygge et hjerte

I fremtiden vil en 3D-printer blive i stand til at printe et helt, levedygtigt hjerte ud, der er skræddersyet til at banke blodet rundt i en hjertepatients krop. (Foto: Stanwhit607)

Fremtidens alkoholikere vil kunne erstatte deres slidte lever med en ny, lavet af deres egne stamceller.

Storrygere kan få bygget en helt ny, ren lunge.

Og alle med hjertefejl får udskiftet dele af eller hele deres hjerte med et nyt fabrikeret helt fra bunden i et laboratorium.

Det lyder langt ude, men metoden til at producere organerne er endnu mere utrolig: De bliver printet ud med en såkaldt 3D-printer.

»At printe hjertet er det ultimative mål. Når man kan printe hjertet, vil jeg mene, at man i teorien kan leve for evigt,« siger opfinderen Jeremie Pierre Gay.

Den 28-årige franskmand har slået sig ned i Aalborg, hvor han selv er i gang med at bygge en 3D-printer, der minder om en blækprinter, hvor forskellen dog er, at 3D-printeren også kan printe opad i højden og med mange forskellige materialer.

Sammen med stamcelleforskere fra Aalborg Universitet håber han på i fremtiden at kunne printe med levende celler, der lag på lag kan sættes sammen og erstatte vitale kropsdele, hvilket man allerede arbejder ihærdigt på at opnå i USA (se video i bunden af artiklen).

»Selvfølgelig er det muligt. Det kommer til at ske før eller siden. Jeg ved ikke hvornår, men det kommer absolut til at ske,« siger lektor Vladimir Zachar fra Laboratoriet for Stamcelleforskning på Aalborg Universitet.

'Vi vil se det i vores livstid'

VIDSTE DU

565 danskere venter lige nu på et nyt organ, men da blot 12 procent af befolkningen er tilmeldt donorregisteret, er der mange, der ikke får foretaget den vigtige organtransplantation i tide. Alene i år 2008 døde 56 danskere på venteliste, fordi de ikke nåede at få et organ, og tallet har været stigende de seneste år.

»Jeg tror, der vil komme et nyt bioteknologisk firma, der passer på dine stamceller. Den dag, du får brug for et nyt hjerte, vil de lave et individuelt tilpasset hjerte til dig. De kigger på, hvilke fejl dit hjerte har, reparerer det i deres software og printer et nyt ud. Derefter går du på hospitalet med dit nye, skræddersyede hjerte og får foretaget operationen,« fortæller Jeremie Pierre Gay.

Han gætter på, at der vil gå 20-25 år, inden man kan printe væv ud, som kan sættes ind i kroppen og erstatte defekte dele af organer.

»At kunne printe et helt organ vil tage længere tid. Jeg vil sige 40-50 år, så det er jo ikke så langt ude i fremtiden. Jeg tror, at vi vil se det i vores livstid. Den forventede levetidsalder vil blive meget længere,« spår han.

Organer printes lag på lag

Inspirationen kommer fra professor Gabor Forgacs, der leder et hold forskere på University of Missouri-Columbia i USA. Derovre er de allerede i gang med de første forsøg med 3D-printere, der kan printe med stamceller og i bogstavelig forstand bygge organer helt fra bunden.

LÆS OGSÅ

Din personlige julemandsmaskine

Amerikanernes organprinter fungerer efter samme princip som en almindelig blækprinter. Først lægger printeren en tynd bund af såkaldt biopapir, der består af en særlig gelé, som celler kan leve i. Derefter bliver bioblækken, som består af levende celler, dråbe efter dråbe lagt ned i det tynde lag gelé. Cellerne placeres nøje i et mønster, som forskerne har instrueret maskinen til at printe efter.

Når alle dråberne, der hver indeholder omkring 30.000 celler, er på plads ved siden af hinanden i biopapiret, tager naturen over. Celledråberne flyder sammen, og cellerne organiserer sig selv og danner menneskeligt væv og blodårer.

Når det første lag er groet sammen, lægges et nyt lag biopapir ovenpå, og nye dråber med celler printes ned i geléen. Processen gentages etage på etage, som hvis man byggede en skyskraber, indtil vævet danner en tredimensionel struktur. Til sidst opløses biopapiret, lagene fusionerer og tilbage står det færdige organ.

De har printet blodårer og nerver

Gabor Forgacs og hans forskerhold mener, at metoden kan bruges til at printe et hvilket som helst organ, og da vævet dannes af patientens egne stamceller, vil kroppen med al sandsynlighed ikke frastøde det. Det ligger dog mange år ude i fremtiden, men amerikanerne har allerede vist, at de med deres 3D-printer behersker evnen til at bygge væv.

Sådan printes et stykke af en blodåre: Først lægges biopapiret, og derefter printes celledråber ned i en ring. Processen gentages lag på lag, og til sidst vokser cellerne sammen og danner den færdige blodåre. (Foto: University of Missouri)

»Vi har printet fuldt biologiske nerve- og blodåretransplantater. Vi er tæt på at implantere stykker af blodårer i dyr, og vi har allerede gjort det med vores nervetransplantater,« siger Gabor Forgacs til videnskab.dk.

De amerikanske forskere har grundlagt firmaet Organovo, som om to år vil lave de samme forsøg på mennesker, men det vil tage noget længere tid, inden firmaet kan sælge blodårer og nerver.

»På grund af behovet for at dyrke store mængder af celler og modne de printede konstruktioner, så de opnår de nødvendige biomekaniske færdigheder, vil det tage noget tid, før disse transplantater kan blive masseproduceret til brug i mennesker,« fortæller Gabor Forgacs.

Aalborgensere vil bygge organprinter

På Aalborg Universitet pusler Jeremie Pierre Gay og stamcelleforskeren Vladimir Zachar med idéen om at skabe en lignende 3D-printer, der kan skabe menneskeligt væv. Metoden vil være mere enkel end den amerikanske. Først vil man printe en støttekonstruktion og derefter printe cellerne ned i den.

Målet er at printe simple kropsdele såsom brusk, knogle, muskel- og fedtvæv. Indtil videre er projektet dog strandet, da der mangler penge til at ansætte en ph.d.-studerende til at arbejde med det.

Men uanset om organprinteren bliver udviklet i USA eller Aalborg, er Vladimir Zachar sikker på, at 3D-printere vil blive brugt til at bygge kropsdele ud af stamceller i fremtiden.

»Det er meget sandsynligt. Vi har teknologien til at gøre det. Vi gør det ikke endnu, men det er meget muligt. Specielt når det kommer til simplere væv,« siger han.

Denne video illustrerer teknikken bag den amerikanske organprinter:

 

  

Reference og links
Jeremie Pierre Gays hjemmeside Vladimir Zachars profil Organprint på University of Missouri Organovo Læs også på videnskab.dk: Din personlige julemandsmaskine Forskere folder dna til små medicinbokse Papirleg bag fremtidens teknologi Se levende kroppe blive virtuelt obduceret Stort gennembrud for blodprop-patienter