Mänskliga kroppsdelar skrivs ut i 3D

3D-skrivare som kan skriva ut mänskliga kroppsdelar och organ. Det låter som science fiction – men de första bioskrivarna finns redan. En av dem står på Chalmers. Från att ha skapat nya öron tar forskarna nu steget till broskdelar för att bekämpa artros.
Att använda cellulosa som klätterställning för att få mänskliga stamceller att växa tredimensionellt är inte nytt. Paul Gatenholms forskargrupp har byggt mänskliga öron med hjälp av tidigare 3D-skrivarteknik. Då fick de först skriva ut en mall av ett öra, för att skapa en klätterställning av bakterieodlad nanocellulosa, så kallad scaffold. Klätterställningen är den struktur som behövs för att cellerna ska kunna skapa vävnad.

Skriver ut allt i ett
Med den nya bioskrivaren, kan de istället skriva ut klätterställningen samtidigt som de fyller den med odlade mänskliga stamceller, eller IPS-celler (inducerade pluripotenta stamceller) som de också kallas. Det skapar också en bättre kontroll över processen.

Så här går det till: Bioskrivaren använder två skrivarhuvuden. Det ena huvudet skriver ut ett stödmaterial, som bygger den tredimensionella formen. I dag använder forskargruppen nanocellulosa, som fås att stelna till en gel med hjälp av en tillsats. Det andra skrivarhuvudet fyller på med IPS-celler. De bägge materialen skrivs sedan ut i lager på lager. Allt i en steril miljö.

– Vi provar nu olika material. Nanocellulosa finns inte naturligt i kroppen, men det stöts inte heller bort och cellerna tycker om det. Vi hoppas kunna hitta en metod att stoppa in cellerna direkt i stödmaterial och skriva ut allt i ett, säger Kajsa Markstedt som demonstrerar bioskrivaren.

Reparera brosk- och benskador
Broskskador och artros i knäleder drabbar många, såväl unga som gamla, i hela världen. Därför görs många försök med att reparera sådana skador. Med hjälp av den nya bioskrivaren ska forskargruppen nu bygga klätterställningar där IPS-cellerna ska fås att bli till brosk- eller benceller. Ett arbete som sker i nära samarbete med Sahlgrenska akademin på Göteborgs universitet.

Just de stamceller som används i artrosprojektet kommer från mänskliga knän. Därefter avprogrammerar forskarna cellerna, för att göra om dem till IPS-celler. Cellerna odlas sedan i labb, för att bli fler.

– IPS-cellerna har kapacitet att bli vad som helst. Ju längre de hanteras i labbet, desto mer förlorar de sitt minne. Ändå är det lättare för en odlad IPS-cell att återgå till det den en gång var, än att bli en helt annan cell, säger Stina Simonsson på Sahlgrenska.

Forskarna hoppas skapa ett tredimensionellt biomaterial som kan stoppas in i kroppen för att där utvecklas till frisk vävnad; som små biologiska hantverkare som kan reparera brosk- eller benskadan.

Framtidens teknik
Styrkan i projektet är att det täcker hela kedjan; från kirurgen som tar ut celler, via olika cellbiologer till ingenjörer med specialitet inom bioteknik, kemiteknik och biomedicin, tillbaka till kirurgen som ska stoppa tillbaka det nya preparatet i kroppen.

På sikt räknar forskarna med att bioskrivartekniken kan komma att lösa frågan om bristen på organ för transplantation. Deras vision är att framtidens bioimplantat kommer att vara odlade, istället för donerade.

– Jag hoppas att alla sjukhus ska ha sådana här bioskrivare i operationssalarna i framtiden, för att skriva ut organ med patientens egna celler som byggmaterial. Men innan vi är där, kommer de att användas för att skriva ut delar av organ som kan användas för läkemedelstester, säger Paul Gatenholm som leder forskargruppen.

Text: Anita Fors

Foto: Jan-Olof Yxell


Kontakt: Paul Gatenholm, telefon 031- 772 3407, paul.gatenholm@chalmers.se

Publicerad: fr 28 mar 2014. Ändrad: må 07 apr 2014