NASA tommer nærmere å trykke kunstige organer i verdensrommet

NASA-astronaut Jessica Meir bruker BioFabrication Facility ombord på den internasjonale romstasjonen. Techshot

I Amerika, i hvert fall 17 personer om dagen dø i påvente av en organtransplantasjon. Men i stedet for å vente på at en donor skal dø, hva om vi en dag kunne dyrke våre egne organer?

Forrige uke, seks år etter NASA kunngjorde sin Vascular Tissue Challenge, en konkurranse designet for å akselerere forskning som en dag kan føre til kunstige organer, kåret byrået to vinnerlag. Utfordringen krevde team for å lage tykt, vaskularisert menneskelig organvev som kunne overleve i 30 dager.

De to lagene, kalt Winston og WFIRM, begge fra Wake Forest Institute for regenerativ medisin , brukte forskjellige 3D-utskriftsteknikker for å lage laboratoriedyrket levervev som ville tilfredsstille alle NASAs krav og opprettholde deres funksjon.

Vi tok to forskjellige tilnærminger fordi når du ser på vev og vaskularitet, ser du på kroppen som gjør to hovedting, sier Anthony Atala , teamleder for WFIRM og direktør for instituttet.

De to tilnærmingene er forskjellige i måten vaskularisering - hvordan blodkar dannes inne i kroppen - oppnås. Den ene brukte rørformede strukturer og den andre svampete vevsstrukturer for å hjelpe til med å levere cellenæringsstoffer og fjerne avfall. I følge Atala representerte utfordringen et kjennetegn for bioteknologi fordi leveren, det største indre organet i kroppen, er et av de mest komplekse vevene å replikere på grunn av det høye antallet funksjoner den utfører.

Levervev laget av teamet Winston for NASAs Vascular Tissue Challenge.

WAKE FOREST INSTITUTT FOR REGENERATIV MEDISIN

Da konkurransen kom for seks år siden visste vi at vi hadde prøvd å løse dette problemet på egenhånd, sier Atala.

Sammen med å fremme feltet for regenerativ medisin og gjøre det lettere å lage kunstige organer for mennesker som trenger transplantasjoner, kan prosjektet en dag hjelpe astronauter på fremtidige romfartsoppdrag.

Konseptet med vevsteknikk har eksistert i mer enn 20 år, sier Laura Niklason , professor i anestesi og biomedisinsk ingeniørfag ved Yale, men den økende interessen for rombasert eksperimentering begynner å transformere feltet. Spesielt ettersom verden nå ser på private og kommersielle romfart, vil de biologiske virkningene av lav tyngdekraft bli mer og mer viktige, og dette er et flott verktøy for å hjelpe til med å forstå det.

Men vinnerlagene må fortsatt overvinne en av de største hindringene innen vevsteknikk: Å få ting til å overleve og opprettholde funksjonen over en lengre periode er virkelig utfordrende, sier Andrea O'Connor , leder for biomedisinsk ingeniørfag ved University of Melbourne, som kaller dette prosjektet, og andre liker det ambisiøst.

Utstyrt med en pengepremie på $300 000, vil førsteplassteamet – Winston – snart ha en sjanse til å sende forskningen sin til den internasjonale romstasjonen, hvor lignende organforskning allerede har funnet sted.

I 2019, astronaut Christina Koch aktiverte BioFabrication Facility (BFF), som ble opprettet av det Greenville, Indiana-baserte luftfartsforskningsselskapet Techshot å skrive ut organisk vev i mikrogravitasjon.

Relatert historie

De beste stedene å finne utenomjordisk liv i vårt solsystem, rangert Hvis det er fremmede liv i nærheten, hvor er det mest sannsynlig at vi finner det?

Det forskningsprosjektet har mål som ligner på NASAs Vascular Tissue Challenge, sier Eugene Boland , Techshots sjefforsker. Bortsett fra i stedet for 3D-printing av levervev, er målet deres å lage transplanterbart hjertevev en gang i løpet av de neste 10 årene.

Hva er annerledes med å skrive ut organer og vev på jorden sammenlignet med å gjøre det i verdensrommet? Boland beskrev forskjellen i teknikker ved å sammenligne mekanikken ved trykking med Play-Doh med trykking med honning.

I år skal BFF ha en oppgradering – en som Rich Boling , visepresident for bedriftsutvikling for Techshot, sier kan gjøre den potensielt livreddende teknologien bedre egnet for fremtidig kommersialisering både i verdensrommet og tilbake på jorden. I løpet av de neste månedene vil denne oppgraderingen innebære å legge til muligheten til å skrive ut med stumpe nåler – samme type som brukes til å skrive ut på bakken.

Dette har alltid vært, for det meste, utenfor jorden, for jorden. Vi har alltid følt at vi gjør dette for ting som for eksempel mangel på organdonorer, sa Boling.

Techshot ser også for seg en dag å bruke kunstig vev og organer for å hjelpe til med å behandle sykdommer, og til og med medfødte defekter.

Og kunstige organer og menneskelig vev er bare to av mange ressurser som kan være etterspurt på fremtidige romferder. Snart planlegger Techshot å gå inn NASAs Deep Space Food Challenge , som vil ta sikte på å utvikle bærekraftige matalternativer for lengre mannskapsoppdrag. Selskapet tror de samme 3D-utskriftsteknikkene som brukes i biomedisinsk ingeniørkunst kan være like nyttige for å lage en matkilde.

Selv om det vil ta lang tid før astronauter kan implantere kunstig vev i hverandre eller kutte ned på sine favoritt-biokonstruerte burgere, begynner 3D-bioprinting å åpne opp for disse mulighetene.

gjemme seg