To pierwszy na świecie przeszczep tchawicy wydrukowanej w 3D

Kobieta z Korei Południowej zapisała się w historii jako pierwsza osoba, która otrzymała "nową" tchawicę wydrukowaną w 3D z wykorzystaniem komórek macierzystych. Sukces tego przeszczepu otwiera nowe możliwości dla pacjentów, którzy stracili część tchawicy z powodu raka lub urazu.

Według relacji BBC Science Focus naukowcy z Uniwersytetów Gachon i Katolickiego Uniwersytetu Korei poświęcili ostatnie dwie dekady na eksperymentowanie z częściowymi przeszczepami narządów wykonanymi przy użyciu druku 3D i komórek macierzystych. W ostatnich latach zespół nawiązał współpracę z koreańską firmą T&R Biofab, specjalizującą się w inżynierii biomedycznej, aby połączyć swoje badania z technologią druku 3D dostosowaną do zastosowań medycznych. W wyniku tej współpracy powstała biodrukarka 3D, która wykorzystuje komórki nabłonka nosa oraz komórki chrząstki ucha dawcy, połączone z biotuszem i syntetycznym stabilizatorem polikaprolaktonowym (PCL). Ten innowacyjny proces tworzy trwałe, lecz elastyczne narządy gotowe do przeszczepu.

W Korei Południowej dokonano pierwszego na świecie przeszczepu tchawicy wydrukowanej w 3D z wykorzystaniem komórek macierzystych.

W roku 2019 badacze zastosowali biodrukarkę 3D firmy T&R do stworzenia serii sztucznej tchawicy królika. Po dwunastu miesiącach od wszczepienia tchawic królikom, 13 z 15 osobników nadal żyło; niektóre z nich nawet rozwijały chrząstkę, co sugeruje zdrowy poziom adaptacji i minimalne ryzyko odrzucenia przeszczepu. Te obiecujące rezultaty zachęciły zespół badawczy do przeprowadzenia pierwszego eksperymentu na ludziach.

Po utracie części tchawicy z powodu raka tarczycy, 50-letnia kobieta, pacjentka szpitala St. Mary's w Seulu, spełniła kryteria do otrzymania pierwszej na świecie tchawicy wydrukowanej w 3D z wykorzystaniem komórek macierzystych. Naukowcy korzystali ze skanów MRI i CT kobiety, aby precyzyjnie określić wymiary potrzebnej tchawicy. W zaledwie dwóch tygodniach zespół przygotował 5-centymetrowy model tchawicy gotowy do przeszczepu.

Przeszczep tchawicy u kobiety miał miejsce w poprzednim roku. Co niezwykłe, pacjentka nie wymagała leków immunosupresyjnych – co stanowiło rzadkość w świecie chirurgii transplantacyjnej. Co więcej, jej nowa tchawica nadal wykazuje dobre gojenie się, a według BBC Science Focus, zaczynają się tworzyć nowe naczynia krwionośne. Prognozuje się, że w ciągu pięciu lat syntetyczny stabilizator polikaprolaktonowy (PCL), z którego wykonana jest nowa tchawica, ulegnie naturalnemu rozkładowi i zostanie wchłonięty przez organizm. Do tego czasu ciało pacjentki  powinno zregenerować utraconą część tchawicy. Innymi słowy, sztuczna tchawica daje kobiecie czas potrzebny, aby jej organizm mógł sam się zregenerować.

Naukowcy wcześniej eksperymentowali z drukowaniem w 3D ludzkich narządów z komórek macierzystych oraz przeszczepianiem narządów wykonanych całkowicie z materiałów syntetycznych. Jednak tchawica to zupełnie inna kategoria. Jest to struktura złożona z pierścieni chrząstki w kształcie litery C, ułożonych jeden na drugim, z każdego wydziela się ochronna wyściółka śluzową. Odtworzenie tej rurowej struktury delikatnych pierścieni C wymagało od firmy T&R opracowania specjalistycznej biodrukarki 3D, którą obecnie można znaleźć jedynie w jednym szpitalu w Seulu.

Według strony internetowej firmy T&R, firma ta współpracuje również z Johnson & Johnson Innovation, oddziałem największej na świecie firmy farmaceutycznej zajmującym się technologiami medycznymi na wczesnym etapie, nad opracowaniem „rozwiązania chirurgicznego” w zakresie biodruku 3D tkanki. Chociaż komunikat firmy jest niejasny, technologia podobna do tej, która posłużyła za ten historyczny przeszczep, może wkrótce stać się dostępna dla placówek opieki zdrowotnej w Stanach Zjednoczonych.