NASA tommer tættere på at udskrive kunstige organer i rummet

NASA-astronaut Jessica Meir bruger BioFabrication Facility ombord på den internationale rumstation. Techshot

I det mindste i Amerika 17 personer om dagen dør og venter på en organtransplantation. Men i stedet for at vente på, at en donor dør, hvad nu hvis vi en dag kunne dyrke vores egne organer?

I sidste uge, seks år efter NASA annoncerede sin Vascular Tissue Challenge, en konkurrence designet til at fremskynde forskning, der en dag kan føre til kunstige organer, udpegede agenturet to vindende hold. Udfordringen krævede hold til at skabe tykt, vaskulariseret menneskeligt organvæv, der kunne overleve i 30 dage.

De to hold, der hedder Winston og WFIRM, begge fra Wake Forest Institute for Regenerativ Medicin , brugte forskellige 3D-printteknikker til at skabe laboratoriedyrket levervæv, der ville tilfredsstille alle NASAs krav og bevare deres funktion.

Vi tog to forskellige tilgange, fordi når man ser på væv og vaskularitet, ser man på kroppen, der gør to hovedting, siger Anthony Atala , teamleder for WFIRM og direktør for instituttet.

De to tilgange adskiller sig i den måde, hvorpå vaskularisering - hvordan blodkar dannes inde i kroppen - opnås. Den ene brugte rørformede strukturer og den anden svampede vævsstrukturer til at hjælpe med at levere cellenæringsstoffer og fjerne affald. Ifølge Atala repræsenterede udfordringen et kendetegn for bioteknologi, fordi leveren, det største indre organ i kroppen, er et af de mest komplekse væv at replikere på grund af det høje antal funktioner, den udfører.

Levervæv skabt af team Winston til NASA's Vascular Tissue Challenge.

WAKE FOREST INSTITUT FOR REGENERATIV MEDICIN

Da konkurrencen udkom for seks år siden, vidste vi, at vi havde forsøgt at løse dette problem på egen hånd, siger Atala.

Sammen med at fremme området for regenerativ medicin og gøre det lettere at skabe kunstige organer til mennesker, der har brug for transplantationer, kan projektet en dag hjælpe astronauter på fremtidige dybe rummissioner.

Konceptet med vævsteknologi har eksisteret i mere end 20 år, siger Laura Niklason , professor i anæstesi og biomedicinsk teknik ved Yale, men den voksende interesse for rumbaserede eksperimenter begynder at transformere feltet. Især da verden nu ser på private og kommercielle rumrejser, vil de biologiske påvirkninger af lav tyngdekraft blive mere og mere vigtige, og dette er et fantastisk værktøj til at hjælpe med at forstå det.

Men de vindende hold skal stadig overvinde en af ​​de største forhindringer inden for vævsteknologi: At få ting til at overleve og bevare deres funktion over en længere periode er virkelig udfordrende, siger Andrea O'Connor , leder af biomedicinsk ingeniør ved University of Melbourne, som kalder dette projekt, og andre kan lide det ambitiøst.

Udstyret med en pengepræmie på $300.000, vil førstepladsen - Winston - snart have en chance for at sende sin forskning til den internationale rumstation, hvor lignende organforskning allerede har fundet sted.

I 2019, astronaut Christina Koch aktiverede BioFabrication Facility (BFF), som blev skabt af det Greenville, Indiana-baserede rumfartsforskningsfirma Techshot at printe organisk væv i mikrogravitation.

Relateret historie

De bedste steder at finde udenjordisk liv i vores solsystem, rangeret Hvis der er fremmede liv i nærheden, hvor er det så mest sandsynligt, at vi finder det?

Det forskningsprojekt har mål svarende til NASA's Vascular Tissue Challenge, siger Eugene Boland , Techshots chefforsker. Bortset fra i stedet for at 3D-printe levervæv, er deres mål at skabe transplanterbart hjertevæv engang inden for de næste 10 år.

Hvad er anderledes ved at printe organer og væv på Jorden i forhold til at gøre det i rummet? Boland beskrev forskellen i teknikker ved at sammenligne mekanikken ved print med Play-Doh med print med honning.

I år skal BFF have en opgradering - en sådan Rich Boling , vicepræsident for virksomhedsudvikling for Techshot, siger, at det kan gøre den potentielt livreddende teknologi bedre egnet til fremtidig kommercialisering både i rummet og tilbage på Jorden. I de næste par måneder vil denne opgradering indebære tilføjelse af muligheden for at udskrive med stumpe nåle - den samme type, der bruges til at printe tilbage på jorden.

Dette har altid været, for det meste, væk fra Jorden, for Jorden. Vi har altid følt, at vi gør dette for ting som for eksempel mangel på organdonorer, sagde Boling.

Techshot forestiller sig også en dag at bruge kunstigt væv og organer til at hjælpe med at behandle sygdomme og endda medfødte defekter.

Og kunstige organer og menneskeligt væv er kun to af mange ressourcer, der kan blive efterspurgt på fremtidige rummissioner. Snart planlægger Techshot at komme ind NASAs Deep Space Food Challenge , som vil sigte mod at udvikle bæredygtige madmuligheder til længere bemandede missioner. Virksomheden mener, at de samme 3D-printteknikker, der bruges i biomedicinsk teknik, kan være lige så nyttige til at skabe en fødevarekilde.

Selvom det vil vare lang tid, før astronauter kan implantere kunstigt væv i hinanden eller hugge ned på deres foretrukne biomanipulerede burgere, begynder 3D-bioprinting at åbne op for disse muligheder.

skjule