Anthony Atala: Tipărind un rinichi uman

Există o criză majoră de sănătate astăzi în privința lipsei de organe. Realitatea e că trăim mai mult. Medicina a făcut o treabă mult mai bună făcându-ne să trăim mai mult. Problema e că pe măsură ce îmbătrânim organele noastre tind să se deterioreze. Aşa că în prezent nu sunt suficiente organe. De fapt, în ultimii 10 ani, numărul de pacienţi ce necesită un organ s-a dublat, în timp ce numărul efectiv de transplanturi abia a crescut puţin. Aşa că asta e o criză a sănătăţii publice în prezent.

Aici intervine acest domeniu pe care îl numim medicină regenerativă. De fapt implică foarte multe subdomenii. Poţi folosi, de fapt, bio-suporturi, biomateriale -- seamănă cu un petic din bluza sau fusta dumneavoastră -- dar din materiale specifice pe care le poţi implanta la pacienţi, care se comportă bine şi ajută la regenerare. Sau putem utiliza numai celule, fie celulele voastre proprii ori diferite populaţii de celule stem. Sau le putem folosi pe amandouă; de fapt, putem folosi biomateriale şi celule împreună. Aici a ajuns acest domeniu în prezent.

Dar de fapt nu e un domeniu nou. Interesant, iată o carte care a fost publicată în 1938. E intitulată "Cultura organelor". Autorul principal, Alexis Carrel, laureat al premiului Nobel. El a conceput unele tehnologii similare cu cele utilizate azi pentru suturarea vaselor de sânge. Designul unor grefe pe vase de sânge utilizate azi aparține de fapt lui Alexis. Dar vreau să remarcaţi coautorul. Charles Lindbergh. E acelaşi Charles Lindbergh care şi-a petrecut restul vieţii lucrând cu Alexis la institutul Rockefeller din New York în domeniul culturii de organe.

Dacă domeniul a existat de atâta vreme de ce aşa puţine progrese în domeniul clinic? Cauzele au fost legate de diferite probleme. Dacă ar fi să remarc trei provocări, prima este designul materialelor care să fie grefate în corpul dvs. şi să se comporte bine în timp. Cu multele descoperiri recente, putem face asta destul de curând. A doua provocare au fost celulele. Nu putem crește suficiente din celulele dvs. în afara organismului. În ultimii 20 de ani, am demarat de fapt asta. Mulţi cercetători pot crește acum multe tipuri de celule -- şi în plus avem celulele stem. Dar chiar şi acum, în 2011, încă sunt anumite celule pe care nu le putem înmulți de la pacient. Celule hepatice, nervoase, pancreatice -- nu le putem creşte nici acum. A treia provocare este vascularizarea, aportul de sânge care să permită acestor organe sau ţesuturi să supravieţuiască odată ce le regenerăm.

Aşa că putem utiliza biomateriale acum. Acesta e de fapt un biomaterial. Le putem ţese, tricota, sau injecta cum vedeţi aici. Asta e ca o maşină de vată de zahăr. Aţi văzut spray-ul intrând. La fel ca fibrele din vata de zahăr creează o structură, această structură tubulară, care e un biomaterial pe care îl putem utiliza apoi pentru a vă ajuta corpul să se regenereze folosind chiar propriile dvs. celule. Exact asta am făcut aici.

Acesta e un pacient ce prezenta un organ nefuncțional. Am creat unul din aceste biomateriale inteligente, şi apoi am folosit acest biomaterial inteligent pentru a înlocui şi repara structura pacientului. Ce am făcut e de fapt, am utilizat biomaterialul ca punte astfel încât celulele din organ să poată traversa acea punte şi să ajute la umplerea golului pentru a regenera acel ţesut. Şi vedeţi pacientul la şase luni mai târziu cu o radiografie arătând ţesutul care e complet regenerat când îl analizezi la microscop. De asemenea, putem utiliza doar celule. Acestea sunt celule pe care noi le-am obţinut. Sunt celule stem pe care le creem din surse specifice, şi le inducem spre a deveni celule ale inimii. Încep să bată încă din cultură. Aşa că ştiu ce să facă. Aceste celule ştiu genetic ce să facă, şi încep să bată împreună. În prezent multe teste clinice folosesc diferite feluri de celule stem pentru bolile de inimă. Aşa că asta se aplică deja la pacienţi.

Dacă plănuim să folosim structuri mai mari pentru a înlocui structuri mai mari, putem folosi celulele proprii ale pacientului, sau o populaţie de celule, cu biomateriale şi bio-structuri, împreună. Deci conceptul aici: dacă ai un organ lipsit de funcții vitale sau rănit, separăm o mică bucățică din acel ţesut, mai puţin de jumătatea unui timbru poştal. Apoi defibrăm aceste celule, și creştem celulele în afara corpului. Apoi luăm un suport, un biomaterial, repet, seamănă mult cu o bucățică de bluză sau cămaşă. Apoi croim materialul şi folosim acele celule pentru a codifica materialul, pe rând fiecare strat -- asemănător cu coacerea unei prăjituri în straturi, dacă vreţi. Apoi îl punem într-un aparat ca un cuptor, şi reușim să creăm acea structură, s-o configurăm. Aceasta este o valvă pentru inimă pe care am produs-o. Vedeți aici, avem structura valvei inimii, am însămânţat-o cu celule, şi apoi am testat-o. Vedeţi deschizându-se şi închizându-se foițle aceastei valve cardiace, care e folosită experimental pentru a încerca s-o introducem în studii viitoare.

O altă tehnologie pe care am aplicat-o la pacienţi are de-a face cu vezicile. Extragem o bucățică mică a vezicii unui pacient -- mai puţin decât jumătate dintr-un timbru. Apoi cultivăm celulele în afara corpului, luăm suportul, îl îmbrăcăm în celule -- celulele pacientului, două tipuri diferite de celule. Apoi îl punem în acest aparat ca un cuptor. Oferă acelaşi mediu ca şi corpul uman -- 35 grade Celsius, 95% oxigen. Câteva săptămâni mai târziu, ai obţinut organul artificial pe care îl putem implanta înapoi în pacient. Anume pentru aceşti pacienţi noi suturăm aceste materiale. Utilizăm analiza imagistică tri-dimensională, dar de fapt am creat aceste biomateriale manual.

Dar avem acum moduri mai bune de-a crea aceste structuri cu celule. Utilizăm acum un tip de tehnologii, în care pentru organele solide, de exemplu, ca ficatul, folosim un ficat care a fost aruncat. După cum ştiţi, multe organe sunt aruncate, nu folosite. Aşa că luăm aceste structuri de ficat, care oricum nu vor mai fi folosite, şi le punem într-o structură ca o maşină de spălat care va permite îndepărtarea celulelor. Două săptămâni mai târziu, ai ceva ce seamănă a ficat. Îl poţi ţine ca pe un ficat, dar nu are celule; e doar un schelet al ficatului. Şi apoi putem re-îmbiba ficatul cu celule, păstrând arborescenţa vaselor sanguine. Deci îmbibăm întâi vasele sanguine cu celulele vaselor sanguine ale pacientului, şi apoi infiltrăm parenchimul cu celule hepatice. Am reușit să prezentăm crearea ţesutului hepatic uman chiar luna trecută folosind această tehnologie.

O altă tehnologie pe care am folosit-o e cea a tipăririi. Aceasta e de fapt o imprimantă de birou cu jet de cerneală, dar în loc de a folosi cerneală, noi folosim celule. Vedeți aici capul de printare traversând şi tipărind această structură, printarea acestei structuri durează cam 40 de minute. Aici e un elevator 3D care coboară cu câte un strat de fiecare dată când capul de printare glisează. Şi la sfârșit poţi scoate structura din printer. O scoți din imprimantă şi o poţi implanta. Asta e o bucată de os pe care o voi arăta în această imagine creată cu o imprimantă de birou şi implantată aşa cum vedeţi aici. Ce a fost implantat e os complet nou făcut cu aceste tehnici.

O altă tehnologie mai avansată pe care o studiem acum, următoarea generaţie de tehnologie, sunt imprimante mai sofisticate. Această imprimantă pe care o proiectăm acum poate de fapt tipări direct pe pacient. Aşa că ce vedeţi aici - ştiu că sună nostim, dar aşa funcţionează. Pentru că în realitate, ce vrei să faci e să ai un pacient pe pat cu o rană, şi ai un scanner, ca un scanner plat. Asta e ce vedeţi aici în dreapta; e o tehnologie de scanare care scanează întâi rana pacientului şi apoi selectează capetele de printare ce tipăresc straturile necesare chiar pe pacient.

Aşa funcţionează efectiv. Aici scanerul realizează scanarea leziunii. Odată scanată, trimite informaţia în straturile corecte de celule acolo unde trebuie să fie. Şi acum veţi vedea o demonstraţie a acestui procedeu pentru o leziune reprezentativă. Şi facem asta cu un gel, astfel că poţi ridica materialul gel. Deci odată ce celulele sunt în pacient ele se vor lipi acolo unde sunt necesare. Asta e o tehnologie nouă ce se află în curs de dezvoltare.

Lucrăm şi la nişte imprimante mai sofisticate. Deoarece, în realitate, cea mai grea provocare sunt organele solide. Nu ştiu dacă vă daţi seama, dar 90% dintre pacienţii de pe lista de transplanturi aşteaptă un rinichi. Mor pacienți în fiecare zi pentru că nu avem suficiente astfel de organe. Aşa că asta e o provocare mai grea: un organ mare, vascularizat, cu un aport mare de vase de sânge, cu multe celule. Aşa că strategia este - o scanare cu un computer tomograf, o radiografie -- şi mergem strat cu strat, folosind analiza imagistică computerizată morphometrică şi reconstituirea 3D pentru a ajunge chiar la proprii rinichi ai pacientului. Apoi îi putem scana, facem o rotaţie de 360 de grade pentru a analiza rinichiul cu toate caracteristicile sale volumetrice, şi apoi putem să luăm această informaţie şi să o scanăm într-o formă potrivită pentru tipărirea computerizată. Aşa că mergem strat cu strat prin organ, analizând fiecare strat pe măsură ce înaintăm prin organ. Şi apoi trimitem informaţia, aşa cum vedeţi aici, prin computer şi proiectăm de fapt organul pentru pacient. Aici vedeţi imprimanta propriuzisă. Iar aici vedeţi efectiv cum tipăreşte.

De fapt, avem imprimanta chiar aici. Aşa că în timp ce vorbeam noi aici, puteţi vedea imprimanta chiar aici în culise. Este chiar imprimanta şi ea a tipărit această structură de rinichi pe care o vedeţi aici. Durează cam 7 ore tipărirea unui rinichi, deci cam aşa arată după trei ore. Iar Dr. Kang va veni pe scenă chiar acum, şi vă vom arăta unul dintre aceşti rinichi pe care i-am tipărit mai devreme. O pereche de manuşi aici. Mulţumesc. Mai în spate. Aşa, îmi sunt puţin mici mănuşile astea, dar asta e. Vedeți rinichiul aşa cum a fost tipărit mai devreme azi.

(Aplauze)

E puţin consistent. Aici e dr. Kang, care lucrează cu noi în acest proiect, parte din echipa noastră. Mulţumesc, Dr. Kang. Vă sunt recunoscător.

(Aplauze)

Deci aceasta este o nouă generaţie. Este imprimanta pe care o vedeţi aici pe scenă. Şi e o tehnologie nouă la care lucrăm acum. În realitate, avem deja o istorie lungă în aceasta cercetare.. Am să vă arăt un clip cu tehnologie pe care am folosit-o pe pacienţi deja.

E de fapt un clip foarte succint -- numai 30 de secunde -- cu un pacient care a primit un organ.

(Video) Luke Massella: Eram foarte bolnav. Aproape nu mă puteam da jos din pat. Lipseam de la şcoală. Era groaznic. Nu puteam ieşi să joc basket în pauză fără să simt că voi leşina când mă întorceam înăuntru. Mă simţeam aşa de rău. Mă aştepta toată viaţa dializa, şi nici nu vreau să mă gândesc cum ar fi fost viaţa mea dacă eram dependent de asta. Aşa că după operaţie, viaţa mi s-a îmbunătăţit mult. Am putut să fac mai multe lucruri. Am putut să fac lupte în liceu. Am devenit căpitanul echipei şi a fost minunat. Am putut fi un copil normal cu prietenii mei. Şi pentru că au folosit celulele mele pentru a construi această vezică, are să rămână cu mine. O să o am toată viaţa, aşa că sunt OK.

(Aplauze)

Juan Enriquez: Aceste experimente câteodată funcţionează, şi e excelent când se întâmplă. Luke, vino aici te rog.

(Aplauze)

Deci, Luke, înainte de seara trecută, când l-ai văzut pe Tony ultima oară?

LM: Acum 10 ani, când am fost operat - şi mă bucur să-l revăd.

(Râsete)

(Aplauze)

JE: Şi spune-ne puţin despre ce faci.

LM: Ei bine, sunt acum student la Universitatea Connecticut. Sunt anul doi şi studiez comunicaţii, TV şi mass media. Şi încerc să trăiesc ca un tânăr normal, cum mereu mi-am dorit când eram mic. Dar a fost greu fiindcă m-am născut cu spina bifida iar rinichii şi vezica mea nu funcţionau. Am trecut prin cca 16 operaţii, şi părea imposibil de soluționat când am suferit de insuficienţă renală la 10 ani. Şi a apărut operaţia asta care m-a făcut de fapt cine sunt azi şi mi-a salvat viaţa.

(Aplauze)

JE: Şi Tony a făcut sute de astfel de operaţii?

LM: Din câte ştiu, lucrează din greu în laboratorul său şi inventează chestii incredibile. Ştiu că am fost unul dintre primii 10 care au avut această operaţie. Şi când aveam 10 ani nu mi-am dat seama cât de uimitoare era. Eram un copilaş şi îmi suneam "Da. O să fac asta. O să fac operaţia." (Râsete) Tot ce-mi doream era să mă fac mai bine, şi n-am realizat cât de incredibil a fost până când am mai crescut şi văd ce lucruri uimitoare face.

JE: Când ai primit telefonul din senin -- Tony e foarte timid, a fost nevoie de multă putere de convingere pentru ca cineva aşa modest ca Tony să ne permită să-l aducem pe Luke. Aşa că Luke, ai mers la profesorii tăi de comunicaţii -- studiezi comunicaţiile -- şi le-ai cerut permisiunea de a veni la TED, care poate are puţin de-a face cu comunicaţiile. Care a fost reacţia lor?

LM: Majoritatea profesorilor mei au fost complet de acord, şi mi-au zis "Să aduci poze şi să-mi arăţi clipurile online" şi "Mă bucur pentru tine." Au fost vreo doi cam încăpăţânaţi, dar a trebuit să vorbesc cu ei. I-am luat deoparte.

JE: Ei bine, e o onoare şi un privilegiu să te cunoaştem. Îţi mulţumesc mult. (LM: Mulţumesc mult.)

JE: Mulţumesc, Tony.

(Aplauze)