ΟΥΑΣΙΓΚΤΟΝ Ενα σημαντικό βήμα προς τη μελλοντική δημιουργία ανθρώπινων πνευμόνων στο εργαστήριο έκαναν ερευνητές του Πανεπιστημίου Γέιλ, όπως αναφέρουν στην έγκριτη επιθεώρηση «Science». Οι επιστήμονες αφαίρεσαν πνεύμονες αρουραίων, τους «αναγέννησαν» στο εργαστήριο και στη συνέχεια μεταμόσχευσαν με επιτυχία τα όργανα πίσω στα πειραματόζωα. Το νέο επίτευγμα ελπίζεται ότι μια ημέρα θα προσφέρει μοσχεύματα σε ασθενείς που έχουν ανάγκη για μεταμόσχευση πνεύμονα, τα οποία θα προέρχονται από τα ίδια τα κύτταρά τους, καταργώντας τον κίνδυνο απόρριψης. Ωστόσο ο δρόμος είναι μακρύς, σύμφωνα με την επικεφαλής της μελέτης δρα Λόρα Νίκλασον: εκτιμάται ότι θα παρέλθουν τουλάχιστον δύο δεκαετίες προτού ο ανθρώπινος πνεύμονας-«προϊόν» βιοτεχνολογίας αποτελέσει γεγονός.
Πώς είναι δυνατή η αναγέννηση του πολύπλοκου και σπογγώδους αυτού οργάνου με χρήση βιοτεχνολογίας; Η Νίκλασον και η ομάδα της αφαίρεσαν τον πνεύμονα ενήλικου αρουραίου και με χρήση ειδικών «καθαριστικών» τον απογύμνωσαν από όλους τους ιστούς του με αποτέλεσμα να μείνει τελικά μόνο το βασικό «καλούπι» του οργάνου. Επρόκειτο για μια δομή με λευκό χρώμα, που αποτελούνταν κυρίως από κολλαγόνο και ορισμένους άλλους συνδετικούς ιστούς.
Η δρ Νίκλασον εξήγησε ότι το «εκμαγείο» που απέμεινε αποτελεί ουσιαστικά έναν δότη, ο οποίος είναι ουσιαστικά συμβατός με οποιονδήποτε λήπτη. «Το κολλαγόνο μου είναι ίδιο με το κολλαγόνο ενός άλλου ατόμου» σημείωσε η ερευνήτρια και προσέθεσε ότι τη διαφορά κάνουν τα κύτταρα κάθε ατόμου που προστίθενται στο εκμαγείο.
Στη συνέχεια οι επιστήμονες τοποθέτησαν το καλούπι σε έναν βιοαντιδραστήρα, ένα «εκκολαπτήριο» που είναι σχεδιασμένο ώστε να μιμείται το περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσονται οι πνεύμονες των εμβρύων. Εισήγαγαν στον βιοαντιδραστήρα ένα μείγμα διαφορετικών τύπων κυττάρων των πνευμόνων που είχαν ληφθεί από νεογέννητους αρουραίους. Μέσα σε αυτό το περιβάλλον τα κύτταρα μετανάστευσαν στα κατάλληλα σημεία δημιουργώντας αεροφόρους σάκους, αεραγωγούς και αιμοφόρα αγγεία. Δημιουργήθηκαν τέσσερις πνεύμονες οι οποίοι τοποθετήθηκαν σε ισάριθμους αρουραίους αντικαθιστώντας τον ένα φυσιολογικό πνεύμονα κάθε ζώου. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ερευνητές άφησαν τα μοσχεύματα μέσα στον οργανισμό των ζώων για 45 λεπτά ως το πολύ δύο ώρες. Μέσα σε αυτό το διάστημα φάνηκε ότι τα όργανα παρουσίαζαν αποτελεσματικότητα της τάξεως του 95% σε ό,τι αφορούσε την κύρια λειτουργία τους ανταλλαγής αερίων- οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα.
Υπήρχαν όμως και κάποια προβλήματα. Στο διάστημα που έζησαν τα μοσχεύματα εντός του οργανισμού των πειραματόζωων σχηματίστηκαν μικροί θρόμβοι εντός τους, γεγονός που σημαίνει ότι σε ορισμένα σημεία τα κύτταρα που μετανάστευσαν δεν δημιούργησαν επαρκή ιστό.
Η μεγαλύτερη πρόκληση προκειμένου να αποτελέσει μια ημέρα πραγματικότητα ένας ανθρώπινος πνεύμονας… εργαστηρίου είναι να δημιουργηθεί με χρήση κυττάρων των ίδιων των ασθενών προκειμένου να μην απορρίπτεται από τον οργανισμό τους. Ωστόσο, όπως εξήγησε η Νίκλασον, αυτή τη στιγμή δεν γνωρίζουμε καν πόσο μεγάλος αριθμός βλαστικών κυττάρων του ασθενούς θα απαιτείται για τη δημιουργία του οργάνου- πιθανότατα πολύ μεγάλος. Για τον λόγο αυτό χρειάζεται απαραίτητα να υπάρξει πρόοδος στην έρευνα των βλαστικών κυττάρων προτού ο ανθρώπινος πνεύμονας-«τέκνο» της βιοτεχνολογίας… πάρει σάρκα και οστά, κατέληξε η ερευνήτρια.
«Πνεύμονας σε τσιπ» για έλεγχο φαρμάκων και τοξινών
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ δημιούργησαν μια συσκευή με μέγεθος όσο αυτό ενός κέρματος, η οποία μιμείται τη λειτουργία του ανθρώπινου πνεύμονα. Ο «πνεύμονας σε τσιπ» αναμένεται να προσφέρει μια νέα μέθοδο για έλεγχο φαρμάκων αλλά και για ανάλυση της επίδρασης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο αναπνευστικό σύστημα.
Με δημοσίευση που έγινε επίσης στην επιθεώρηση «Science» οι επιστήμονες εξηγούν ότι ο διάφανος «πνεύμονας σε τσιπ» αποτελείται από δύο τμήματα, τα οποία χωρίζονται από μια ελαστική, πορώδη μεμβράνη. Η μεμβράνη είναι καλυμμένη με ανθρώπινα κύτταρα του πνεύμονα από τη μια πλευρά και με κύτταρα τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων από την άλλη πλευρά. Η συσκευή λειτουργεί σαν τους αεροφόρους σάκους των ανθρώπινων πνευμόνων κάνοντας ρυθμικές συσπάσεις, όπως συμβαίνει όταν αναπνέουμε.
Οι επιστήμονες δοκίμασαν την αποτελεσματικότητα του… ψεύτικου πνεύμονα εισάγοντας στο τσιπ βακτήρια Ε. coli.
Οπως είδαν, τα κύτταρα των αιμοφόρων αγγείων μετανάστευσαν αμέσως στο σημείο προκειμένου να κατατροπώσουν τα βακτήρια, όπως ακριβώς συμβαίνει όταν ένα άτομο εμφανίζει λοίμωξη του αναπνευστικού. Παράλληλα εισήχθησαν στη συσκευή νανοσωματίδια που δρουν ως ρυπαντές του περιβάλλοντος. Και σε αυτήν την περίπτωση ο ιστός τα απορρόφησε, όπως συμβαίνει και στον άνθρωπο.
Οι ερευνητές με επικεφαλής τον Ντόναλντ Ινγκμπερ σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν μελλοντικά τη νέα τεχνολογία προκειμένου να αντικαθιστούν ιστούς των πνευμόνων ατόμων με αναπνευστικά νοσήματα. Οι ιστοί θα προέρχονται από τα ίδια τα ενήλικα δερματικά κύτταρα των ασθενών.
Παράλληλα το επόμενο μεγαλεπήβολο σχέδιο για την ομάδα είναι η δημιουργία «εντέρου σε τσιπ»!
