Ember egy mikrochipen

Egy éve nyílt meg a Pécsi Tudományegyetem (PTE) háromdimenziós nyomtatási központja, ahol 3D bioprinting is zajlik: a bionyomtató alapanyagát élő emberi sejtek adják. Idővel komplett szervek, tüdő, máj, szív kifejlesztésére is képes lesz ennek segítségével az orvostudomány. Pongrácz Judit Erzsébet professzor asszonnyal, a PTE Gyógyszerészi Biotechnológia Intézetének vezetőjével, a 3D Bioprinting alprojekt szakmai vezetőjével beszélgettünk.

Fotó: Vermes Tibor/Demokrata

– Mikor juthatunk el odáig, hogy nyomtatni lehet majd például egy májat annak, akinek szüksége lesz rá?

– Nehéz meghatározni, mert egy technológia fejlődésében néha nagyon gyors és látványos áttörések zajlanak le. A terápiák fejlesztését és tesztelését, a betegségek molekuláris hátterének megismerését már látványosan segítjük háromdimenziós, nyomtatott szövetek révén. Ezek gombostűfejnyi méretű, de funkcióképes szervecskék, amelyeket össze tudunk kötni kicsiny átmérőjű csatornákkal, tápfolyadékot keringetve bennük. Ez így együtt egy miniemberként működik, úgy nevezzük, human-on-a-chip, vagyis ember egy chipen. Meg tudjuk vizsgálni például azt, hogy ha egy gyógyszer eléri a májat, és az rosszul érzi magát, akkor az, amit termel, eljut-e az agyba a mesterséges keringésen keresztül, és ott mérhetőek lesznek-e kifejtett hatások. Ez egyrészt kiegészíti, akár ki is váltja az állatkísérleteket, másrészt hatékonyabb is azoknál, mert az egerek mégsem emberek. Ahhoz, hogy különféle szerveink teljes vagy részleges pótlását biztosítsuk, nemcsak a megfelelő technológiára lesz majd szükségünk, hanem időre is a kifejlesztéshez. Az ember kilenc hónapig fejlődik az anyaméhben, amíg a szervei alkalmassá válnak az önálló működésre, tehát egy baleset esetén az azonnali pótlás lehetősége később sem lesz valószínű. Ha pedig betegségről van szó, nem biztos, hogy a saját sejtekből szaporított új szerv gyógyulást hoz, hiszen hordozhatja ugyanazokat a beteg géneket, fertőzéseket, amelyek az előző szervet már tönkretették.

– Az már science fiction, de megoldható lenne, hogy mindenkinek időben fejlesszünk egy-egy szervet, ami arra vár, hogy szükség esetén beültessék?

– Ezt el lehet képzelni, de nagyon sok pénz kellene hozzá, hiszen életben is kell tartani a szöveteket. Optimális környezetet fenntartó gépekben, úgynevezett bioreaktorban élnek. Most egyelőre egy ötgrammos máj is hatalmas méretűnek számít, mert a belsejébe nagyon nehéz eljuttatni a tápanyagokat, emiatt egy bizonyos méreten túl a szerv belsejében lévő sejtek elpusztulnak. A szervezetünkben a szállítás a vérerekkel történik. Jelenleg nagy ereket tudunk nyomtatni, viszont kicsi, kapilláris ereket, amelyek a sejtekig viszik a tápanyagot, nem. Ezeknek az ereknek a nyomtatott szövetekbe történő növesztésére biotechnológiai módszereket fejlesztünk, megpróbáljuk rávenni a sejteket, hogy olyan irányba építkezzenek és fejlődjenek, amire szükségünk van.

– Miért van szükség nyomtatásra?

– Attól függően, hogy a szerv milyen funkciót tölt be a szervezetünkben, van olyan, amelynek előbb a vázát kell kinyomtatni, azaz térhálót építeni, amelyre ráültetjük a sejteket, míg más sejtek, ha megfelelően stimuláljuk őket, elkezdenek saját maguk is vázanyagokat termelni.

– Sejtek közötti kommunikációt hoznak létre valamilyen anyaggal, vagy csak olyan környezetet teremtenek, amitől azt várják, hogy létrejön ez a kommunikáció?

– Is-is. A kommunikáció a sejtek között nagyon bonyolult. Kibocsátanak magukból információkat, fehérjéket, nukleinsavakat, amelyek a szervezetben bárhova eljuthatnak. A laboratóriumban igyekszünk megteremteni az ideális feltételeket a kommunikáció kialakulásához, és a biztonság kedvéért még hozzáteszünk egy-két olyan információt, például kisméretű fehérjemolekulákat, amikre a sejteknek szükségük lehet. Aztán várunk. A porc- és csontszövetek létrehozásában jutottunk a legközelebb a céljainkhoz. Az intézetünkben olyan őssejtekkel foglalkozunk, amelyeket felnőttek zsírszöveteiből tisztítottunk meg, ezekből alakítunk csont- és porcsejteket. Az utóbbira nemcsak az időseknek, de alapvetően a sportoló fiataloknak is szükségük van, mert például a térdsérülés gyakori probléma, és jó lenne, ha ezek kezelése meggyorsulna, és kisebb beavatkozást igényelne. A csontszövet előállítása is fontos lenne a szilánkos törések gyógyításában vagy akár fogászati beavatkozások esetében. Nem egy teljes sípcsont kinövesztését kell elképzelni, hanem pótlásokat, amelyek beépülnek a környező szövetek közé. A teljes szövet kialakulásához egyébként még mechanikai behatásokra is szükség van, már csak ezért is hosszú ez a folyamat. Például a tüdőnek oxigénnyomásra van szüksége belülről, tágulásra. A csontok, porcok szintén igénylik azt a nyomást, amit a pozíciójukból adódóan megkapnak a szervezetben.

– Hogyan kapcsolódik össze az onkológia a szövetnyomtatással?

– Most például a Szegedi Egyetemmel működünk együtt, ennek keretében a kezelhetetlen emlődaganatok vizsgálatához tervezünk modellt. Miután megismertük a tumorok altípusaira jellemző molekuláris különbségeket, egészséges emlőszöveteket készítünk, és azokat megpróbáljuk célzottan tönkretenni. Arra vagyunk kíváncsiak, hogy ha létrehozzuk az egyes molekuláris elváltozásokat, megkapjuk-e végül ugyanazokat a kórképeket az altípusokra jellemzően, amiket a klinikumban látunk. Ha igen, tudni fogjuk, mi a jó célmolekula egy terápia kidolgozására. De ennek a fordítottja is igaz, a kivett tumorokat, azok modelljeit kicsiben el lehet készíteni, és vizsgálni rajtuk az egyes kezelések hatását, a kemoterápiára és radioterápiára mutatott érzékenységét.

– Az lenne a jövő, hogy a rákos beteget megvizsgálják, és eldöntik, milyen kezelésre fog a legjobban reagálni a daganata és a szervezete?

– Ez lenne az ideális, és ebbe az irányba haladunk, habár Magyarországon engedélyek híján egy kicsit le vagyunk maradva, de külföldön már vannak cégek, amelyek ilyen szolgáltatást nyújtanak. Erre azért is szükség lenne, mert minden sejtünk felszínén van olyan fehérjemolekula, ami pumpaként működik. Ez különösen jellemző a gyorsan osztódó sejtjeinkre, és azt jelenti, hogy daganatsejtek ki tudják pumpálni magukból a kemoterápiás szert. Az egyszerű sejttenyészeteken ezt a folyamatot nehéz modellezni, mert csak a három dimenzióban egymáshoz kapcsolódó sejteken jelennek meg a természetes körülmények között jelen lévő pumpák. Többek között ezért van az, hogy a szervezeten kívül, kísérleti körülmények között rengeteg hatóanyag tűnik eredményesnek a rákos sejtekkel szemben, de ezek aztán a beteg szervezetében nem váltják ki a kívánt hatást. Az intézetben a pumpahatással is foglalkozunk, olyan értelemben is, milyen sorrendben adhatóak a hatóanyagok. Ugyanis vannak olyan szerek, amelyek megnövelik a pumpák számát, így ezután más terápiák esélytelenül indulnak.

– Hogyan került kapcsolatba a 3D technológiával?

– Húsz évvel ezelőtt találkoztam vele a University of Birmingham Immunológiai Intézetében, ahol kutattam. Miután hazajöttem, tovább használtam és fejlesztettem a megismert technológiát, ami nemzetközi szabadalmakhoz vezetett, illetve tüdőszövetek kifejlesztéséhez. Magyarországon és világszerte a tüdődaganatok jelentik a vezető halálokot. A tüdőrák nehezen kezelhető, általában későn veszik észre, és a leginkább képes ellenállni mindenféle kezelésnek. Így aztán az intézetben kutatásokat folytatunk a tüdőtumorok és altípusaik megismerésére, vizsgáljuk, lehetne-e újfajta kombinációs kezeléseket alkalmazni a klinikumban már meglévő szerekkel. Illetve az eddig felsorolt tevékenységek mellett foglalkozunk az öregedéssel is, aminek a folyamata szorosan összefügg a daganatképződéssel. Fontos kérdés, hogyan csökken az immunsejteink száma az idővel, tudjuk-e őket aktiválni a daganatok ellen, meddig maradunk egészségesek, és miért változik ez a helyzet, miért van hatvanöt és hetvennégy év között a legnagyobb csúcsa a tüdődaganatok kialakulásának, illetve miért növekszik a tüdőrákosok között a nem dohányzó nők száma? Ha ezeket a folyamatokat megértjük, tudni fogunk javaslatot tenni a megfelelő életmódra vonatkozóan, illetve talán táplálékkiegészítő fejlesztése is megindulhat.

– Mit gondol, miért van az, hogy a legújabb kezeléseket sokszor csak akkor kapja meg a beteg, ha előtte végigment a hagyományos kemoterápiás és sugárterápiás eljárásokon, amelyek ráadásul rontják a további kezelések eredményességét?

– Az a kérdés, mi mennyibe kerül, és mit tud finanszírozni az egészségügy. Sokan azt gondolják, hogy az orvosok ragaszkodnak a hagyományosabb kezelésekhez, de az ő kezük meg van kötve, ennek sokkal inkább a finanszírozáshoz van köze. Egyszer ki kellene számolni a valódi költségeket, szisztematikusan fel kellene mérni, hogy ha valaki harminchat évesen kap egy olyan daganatot, ami kezelhető, akkor a leghatékonyabb terápiát érdemes-e neki adni, ami után esetleg nem megy tönkre a szervezete. A társadalom számára számszerűsítve is többet érhet, ha utána még sokáig képes az aktív életre, és nem kell az egyéb problémáit kezelni, amelyek a gyógyításból következően alakultak ki. Illetve, ahogy arról eddig is szó volt, nincs univerzális megoldás, tehát rá kellene szánni a pénzt, és minden onkoterápiát úgy kezdeni, hogy felmérjük a beteg genetikai hátterét, immunrendszerét, daganatát, majd az alapján a leghatékonyabb terápiát kiválasztani.

– Lesz olyan, hogy ez így történik végre?

– Az Egyesült Államokban eléggé ebbe az irányba tartanak, ha a beteg rendelkezik a megfelelő biztosítással. Ilyen tesztek már léteznek, tehát inkább anyagi és nem technológiai akadálya van a megfelelő elővizsgálatoknak. Hajlamosak vagyunk azt gondolni, hogy ez alanyi jogon minden embernek jár, ezért nem fog tetszeni, amit mondok, de ilyen egészségbiztosításhoz jóval többet és többeknek kellene befizetni a kasszába, hogy a rászorulók a legoptimálisabb kezelést kaphassák meg.