Отглеждане на органи върху ябълки. Бъдещето на регенеративната медицина може да са растенията

Д-р Michelle Griffin, Royal Free Hospital in London.  Credit: AP Photo/Matt Dunham
Д-р Michelle Griffin, Royal Free Hospital in London. Credit: AP Photo/Matt Dunham

В сутеренната лаборатория с висок таван, ухото лежи плоско, капсулирано в съд в ламаринена камина. Всъщност това е парче ябълка, издълбано така, че да прилича на ухо, но дори не е истинска ябълка; целулозата е била отмита от клетките ѝ и те били заселени с човешки такива. Те са HeLa клетки, невероятно повсеместно култивирано потомство от някогашен рак на маточната шийка. Това е всъщност ухо, създадено от шийка, поддържано от ябълка.

„Биохакването е новото градинарство“, казва Andrew Pelling, който оглавява Лаборатория за биофизични манипулации „Пелинг“ към Университета в Отава. Pelling се въздържа от сегашната мода за генетично и химично биологично манипулиране, като изследва вместо това начините, по които клетките се държат, когато физическата им среда се промени.

Ухото от ябълка било създадено като художествено изявление, отнасящо се до популярния случай на човешко ухо, което било присадено на гърба на мишка, а изборът му на клетки HeLa бил умишлено провокативен. Но в синтеза на растение и животно, който представя, има обещание за регенеративната медицина, при която увредени човешки органи могат да бъдат заменени с инженирани алтернативи.

Инженерите на биоматериали, които създават заместители на телесните тъкани, исторически досега се фокусират върху животински видове като прасета с органи, близки до нашите. Досега растителното царство е било всеобщо пренебрегвано, но предлага голямо разнообразие от структури, много от които могат да обслужат нуждите на човешката физиология. Предлага също и начин за измъкване от скъпите „маркови” биоматериали: това е open-source подход.

Главното предизвикателство при създаването на органи е разработването на материали, които могат да приютят новите клетки в тялото си, като поддържат формата и организацията на органа. При синтетичния подход моделираното полимерно скеле може да поддържа формата на органа, а след това да го разгради биологично, когато новите клетки постепенно го заменят. В другия случай истинските органи от донор могат да бъдат изместени от клетките на донора, докато не станат бели „призрачни органи“ – структури от колаген, които след това се заселват с клетките на пациента. И в двата случая създадените от човешка ръка и органичните биоматериали са търговски продукт, или са събирани и обработвани на много висока цена.


РЕКЛАМА:

***

Милиарди долари се влагат в биоматериалния сектор всяка година, за замяната на кожа, хрущял, кост или цели органи. Индустрията привлича талантливи изследователи, готови да спечелят от интелектуалната си собственост, но и също е твърде скъпа за голяма част от света. Например малцина могат да отделят 8 000 долара за кубичен сантиметър човешка децелулизирана дермална алографна тъкан, която да реконструира зле разкъсан ротаторен маншон в рамото, но за по-малко от 1 цент същото количество ябълка е напълно достъпно.

Вземете една червена ябълка от магазина (или от домашната градина), разрежете я и я измийте със сапун, след това я стерилизирайте във вряща вода, и имате целулозна мрежа, готова да приеме човешки клетки. Имплантирано под кожата, скелето бързо се запълва с клетки от заобикалящата го тъкан, а след това и с кръвни телца. След осем седмици все още е съвместимо с тялото, а имунната система не е направила опит да го отхвърли. Растителният сегмент е оживял като част от животното.

Въпреки че част от работата на Pelling включва генетична манипулация, ентусиазмът му се дължи повече на физическата манипулация на клетките – пробожда ги с тънки игли, разпъва ги с лазери или ги слага в контейнери с различна форма, за да види как се самоорганизират. Този последен подход има приложения при някои от най-трудните въпроси в медицината, какъвто е параплегията.

Малките капиляри в стъблата на аспержите са с точния размер и форма за поправки на гръбначния мозък. Pelling и местни невролози са показали, че нервните клетки от мишки растат добре в тези канали, и докато имплантите на гръбначен мозък често се разкъсват в тялото, растителната целулоза остава здрава. „В същото време е наистина инертна – подобна е на титан“, казва Pelling. По подобен начин венчелистчетата на розите могат да бъдат скелета за присаждане на кожа.

„Този вид изследователска работа е важен, защото разширява инструментариума“, казва Jeffery Karp, експерт по биоматериали от Харвардското медицинско училище. „Фундаменталните открития осигуряват повече опции за тези от нас, които се занимават с транслационна медицина.“

Лаборатория „Пелинг“ се намира в Канада, където регулацията позволява подобни експерименти. За разлика от Европа, където има силна съпротива срещу генетично модифицираните организми (ГМО), или САЩ с неговата история за полемиките при ранното човешко развитие, Канада насърчава зараждащото се биохакерско движение като приложение към здравната изследователска общност. През 2011 година националният здравен отдел на Канада дори спонсорирал симпозиум на тема „Нашето пост-човешко бъдеще“ (Our Post-Human Future), на който се дискутирало и „Може ли технологията да бъде овладяна?“

За да бъдат приложени в медицината, биоматериалите с богат източник – като рецептата отгоре за децелулизиране на ябълка – все още трябва да преминат през много опити, за да бъдат одобрени от регулаторните органи. Ако няма полза в края на този процес, клиничното тестване може би ще трябва да бъде финансирано извън частния сектор. Глобално достъпни, производими локално и евтини биоматериали могат да бъдат цел за филантропите.

Докато някои биологични изследвания изискват сертифицирани лаборатории на много нива за безопасност, за много от тях не са необходими. Лабораторията „Пелинг“ разработва методи, с които да позволи на широката общественост да прави предложения за експерименти в лабораторията или директно да контролира микроскоп, и да репликира резултатите вкъщи, като използва домашна биохакерска екипировка и широко достъпни материали.

„Представете си хората да организират клетъчни култури по същия начин, по който даряват компютърна мощ за SETI“ – търсенето на извънземен интелект – казва Pelling. „Всеки би търсил парченце от пъзела и така можем да изпробваме стотици състояния.“

Изследователски места като лабораторията на Pelling – и неговата витрина за производство в развитие, където хора от обществото ще могат да се занимават с биохакерство – обещават да изнесат клетъчната манипулация на улицата, за добро или лошо. А с биоматериали, основани на растения, които са голям източник, и с възможността да си направиш сам култивирани клетки в инкубатор, може би ще настъпят всеобщи здравни изследвания.

Превод: Никол Николова

Източник: The Atlantic


Европейска нощ на учените 2022 г.: