Op de tweede verdieping van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, niet ver van de liftbank, bevindt zich een verzameling vervaagde afdrukken die grote momenten in de medische geschiedenis weergeven. In één houdt een oude Babylonische apotheker een flesje met medicijnen omhoog. Een andere toont de Griekse arts Hippocrates die een patiënt verzorgt in de vijfde eeuw voor Christus. De afdrukken werden een halve eeuw geleden uitgedeeld aan artsen door het farmaceutische bedrijf Parke-Davis, die hen als een historisch hoogtepunt noemde. Maar het is niet moeilijk om hun aanwezigheid in Wake Forest, de thuisbasis van misschien wel de grootste concentratie van medische futuristen ter wereld, te lezen als de ultieme grap: kun je geloven hoe ver we zijn gekomen?
Van dit verhaal
De tijdloze generatie
KopenToen ik het instituut bezocht, in de oude tabaksstad Winston-Salem in North Carolina, passeerde ik luchtige laboratoria waar witgecoate stafleden heen en weer gleden over een tegelvloer. Op een tafel, gerangschikt als voor een kunsttentoonstelling, lagen spinale afgietsels van nieraders, weergegeven in tinten van violet en indigo en suikerspin. Door de gang zapperde een machine sporadische elektrische stromen door twee sets spierpezen, een gesneden uit een rat, de andere gemaakt van biomaterialen en cellen.
Een onderzoeker genaamd Young-Joon Seol ontmoette me aan de deur van een kamer met de aanduiding 'Bioprinting'. Young-Joon, warrig haar en een bril met plastic omlijst, groeide op in Zuid-Korea en volgde een opleiding machinebouw aan een universiteit in Pohang. Bij Wake Forest maakt hij deel uit van een groep die werkt met de op maat gemaakte bioprinters van het lab, krachtige machines die op vrijwel dezelfde manier werken als standaard 3D-printers: een object wordt gescand of ontworpen met behulp van modelleringssoftware. Die gegevens worden vervolgens verzonden naar de printer, die spuiten gebruikt om opeenvolgende lagen materie te leggen totdat een driedimensionaal object tevoorschijn komt. Traditionele 3D-printers werken meestal in plastic of was. "Wat is hier anders, " zei Young-Joon, terwijl hij zijn bril omhoog stootte, "is dat we de mogelijkheid hebben om iets te printen dat leeft."
Hij gebaarde naar de machine rechts van hem. Het droeg een voorbijgaande gelijkenis met een van die klauwspellen die je vindt bij snelwegrestops. Het frame was van zwaar metaal, de wanden transparant. Binnenin zaten zes spuiten op een rij. Eén hield een biocompatibel plastic vast dat, wanneer gedrukt, de in elkaar grijpende structuur van een steiger zou vormen - het skelet, in wezen - van een bedrukt menselijk orgel of lichaamsdeel. De anderen kunnen worden gevuld met een gel die menselijke cellen of eiwitten bevat om hun groei te bevorderen.
Atala leunt tegen een op maat gemaakte 3D-bioprinter. Vierenzeventig procent van de Amerikanen denkt dat bio-engineered orgels een 'geschikt gebruik' van technologie zijn. Het aantal 3-D-printers dat door medische centra wordt gebruikt, zal naar verwachting de komende vijf jaar verdubbelen. (Jeremy M. Large) 
In de toekomst hoopt het instituut de steigers op printers zoals deze met levende cellen te laten ontkiemen om transplanteerbare lichaamsdelen te produceren. (Jeremy M. Large) 
In de zogenaamde "body on a chip" -technologie gebruiken onderzoekers vier kleinschalige, door het laboratorium ontworpen organen op rode chips verbonden door buizen die een bloedvervanger circuleren, om het effect van ziekteverwekkers, medicijnen en chemicaliën op het menselijk lichaam te testen. (Jeremy M. Large) 
Het oor is een van de eerste structuren die laboratoria hebben geprobeerd te beheersen als een opstap naar meer gecompliceerde. (Jeremy M. Large) 
De op maat gemaakte 3D-bioprinter werkt met een biocompatibel plastic om de in elkaar grijpende structuur van de steiger te vormen. (Jeremy M. Large) 
Een "spook" varkenshart ontdaan van zijn weefselcellen. Sommige onderzoekers hopen dergelijke organen in mensen te transplanteren nadat ze ze met menselijke cellen hebben bezaaid. (Texas Heart Institute) 
Onderzoekers van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine maken steigers - in wezen skeletten - voor een ondergezicht en rechteroor. (Jeremy M. Large) 
Uiteindelijk zou een object gemaakt op een 3D-printer evenveel deel uitmaken van het lichaam van een patiënt als een orgaan waarmee de persoon werd geboren. (Jeremy M. Large) 
Een apparaat dat op een dag medicijnen kan testen, circuleert een bloedvervanger door kleine in het laboratorium gekweekte organoïden die de functie van het hart, de lever, de longen en de bloedvaten nabootsen. (Jeremy M. Large) Terwijl de steiger wordt bedrukt, worden cellen van een beoogde patiënt op en in de steiger gedrukt; de structuur wordt in een incubator geplaatst; de cellen vermenigvuldigen; en in principe wordt het object geïmplanteerd in of in de patiënt. Na verloop van tijd wordt het object evenzeer een deel van het lichaam van de patiënt als de organen waarmee hij is geboren. "Dat is toch de hoop, " zei Young-Joon.
Young-Joon had een van de printers geprogrammeerd om te beginnen met het proces van het maken van de steiger voor een menselijk oor, en de kamer vulde met een geruststellende elektronische dreun die alleen werd gebroken door af en toe een zucht van de printer - het vrijkomen van de perslucht die het vasthield werken. Toen ik door de glazen kast tuurde, zag ik de steiger geleidelijk ontstaan - klein, fijn, extreem oorachtig . Omdat het proces uren zou duren om te voltooien, gaf Young-Joon me een voltooide versie om te verwerken. Het was licht; het rustte op mijn handpalm als een vlinder.
De externe structuur van het oor is een van de eerste structuren die het instituut van Wake Forest (en andere onderzoekscentra) heeft geprobeerd te beheersen, als een opstap naar meer gecompliceerde. Wake Forest-medewerkers hebben bioprinted huid, oren, botten en spieren op laboratoriumdieren geïmplanteerd, waar ze met succes in het omliggende weefsel zijn gegroeid.
Voor evangelisten van bioprinting, die toenemen - naar verwachting zal het aantal 3D-printers dat naar medische faciliteiten wordt verzonden in de komende vijf jaar verdubbelen - de proeven een voorbode zijn van een wereld die nu pas in beeld komt: een wereld waar patiënten bestel vervangende onderdelen voor hun lichaam op dezelfde manier als ze gebruikten om een vervangende carburateur voor hun Chevy te bestellen.
"Zie het als het Dell-model, " zei Anthony Atala, een kinderuroloog en directeur van het instituut, verwijzend naar het beroemde "directe" relatiemodel van het computerbedrijf tussen consument en fabrikant. We zaten in het kantoor van Atala op de vierde verdieping van het onderzoekscentrum. “Je zou bedrijven hebben die cellen verwerken, constructies maken, weefsel. Uw chirurg kan een CT-scan en een weefselmonster nemen en deze naar dat bedrijf verzenden, 'zei hij. Een week of zo later zou een orgaan via FedEx in een steriele container aankomen, klaar voor implantatie. Presto, change-o : een nieuw stuk van mij - van u - op bestelling gemaakt.
"Wat interessant is, is dat er geen echte chirurgische uitdagingen zijn, " zei Atala. "Er zijn alleen de technologische hindernissen die u moet nemen om ervoor te zorgen dat het ontwikkelde weefsel in de eerste plaats correct functioneert."
We komen in de buurt, met 'eenvoudige' organen zoals de huid, het uitwendige oor, de buisachtige luchtpijp. Tegelijkertijd kan Atala het niet helpen, maar kijken naar wat er mogelijk komt. Op zijn meest optimistische manier stelt hij zich een enorme bioprinting-industrie voor die in staat is grote en complexe organen uit te schakelen zonder welke het lichaam zou falen, zoals de lever of de nier. Een industrie die traditionele transplantaties - met hun lange, vaak fatale wachttijden en het altijd aanwezige risico van afstoting van organen - volledig achterhaald zou kunnen maken.
Het zou een volledige medische revolutie zijn. Het zou alles veranderen. En als hij gelijk heeft, kan Wake Forest, met zijn spinnende bioprinters en vlezige oren en veelkleurige aders en slagaders, zijn waar het allemaal begint.
Het idee dat een gebroken stuk van onszelf zou kunnen worden vervangen door een gezond stuk, of een stuk van iemand anders, gaat eeuwen terug. Cosmas en Damian, beschermheiligen van chirurgen, zouden in de derde eeuw na Christus het been van een recent overleden Ethiopische Moor op een witte Romein hebben bevestigd, een onderwerp dat wordt afgebeeld door talloze kunstenaars uit de Renaissance. Tegen de 20e eeuw begon de geneeskunde eindelijk de verbeelding in te halen. In 1905 sneed de oogarts Eduard Zirm met succes een hoornvlies van een gewonde 11-jarige jongen en emigreerde het naar het lichaam van een 45-jarige Tsjechische landarbeider wiens ogen waren beschadigd terwijl hij kalk aan het slachten was. Een decennium later voerde Sir Harold Gillies, ook wel een grondlegger van plastische chirurgie, huidtransplantaties uit op Britse soldaten tijdens de Eerste Wereldoorlog.
Maar de eerste succesvolle transplantatie van een belangrijk orgaan - een orgaan dat van vitaal belang was voor de menselijke functie - gebeurde pas in 1954, toen Ronald Herrick, een 23-jarige uit Massachusetts, een van zijn gezonde nieren schonk aan zijn tweelingbroer, Richard, die leed aan chronische nefritis. Omdat de identieke Herrick-tweeling hetzelfde DNA deelde, was Joseph Murray, een chirurg in het Peter Bent Brigham Hospital (tegenwoordig bekend als Brigham en Women's), ervan overtuigd dat hij een einde had gemaakt aan het probleem van orgaanafstoting.
In zijn autobiografie, Surgery of the Soul, herinnerde Murray het moment van triomf. “Er was een collectieve stilte in de operatiekamer toen we voorzichtig de klemmen verwijderden van de schepen die nieuw aan de donornier waren bevestigd. Toen de bloedstroom werd hersteld, begon Richard's nieuwe nier gezwollen te raken en roze te worden, 'schreef hij. "Er waren overal grijnzen." Met de Herricks had Murray een essentieel punt over onze biologische bijziendheid bewezen, een inzicht dat zoveel van de moderne bio-engineering van vandaag stimuleert: er is geen vervanging voor het gebruik van het eigen genetische materiaal van een patiënt.
Terwijl de chirurgische wetenschap verbeterde met de immunosuppressieve behandelingen waarmee patiënten vreemde organen konden accepteren, werd wat ooit alles leek, maar buiten bereik, werkelijkheid. De eerste succesvolle alvleeskliertransplantatie werd uitgevoerd in 1966, de eerste hart- en levertransplantaties in 1967. Tegen 1984 had het Congres de National Organ Transplant Act aangenomen, die een nationaal register voor orgaanmatching creëerde en probeerde ervoor te zorgen dat donororganen eerlijk werden verdeeld . In ziekenhuizen in het hele land braken artsen het nieuws zo zacht mogelijk - het aanbod voldoet simpelweg niet aan de vraag, je moet volhouden - en in veel gevallen keken ze toe terwijl patiënten stierven te wachten op hun namen om aan te kruisen bovenaan de lijst. Dit basisprobleem is niet verdwenen. Volgens het Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid en Human Services sterven er in dit land elke dag 21 mensen die wachten op een orgel. "Voor mij was de vraag niet iets abstracts, " vertelde Atala me onlangs. “Het was heel echt, het was hartverscheurend en het dreef me. Het dreef ons allemaal om nieuwe oplossingen te vinden. '
Atala, die 57 is, is dun en licht gebogen schouders, met een schok van bruin haar en een gemakkelijke sympathie - hij moedigt iedereen aan hem Tony te noemen. Atala, geboren in Peru en opgegroeid in Florida, behaalde zijn MD en gespecialiseerde opleiding in urologie aan de Universiteit van Louisville. In 1990 ontving hij een tweejarig fellowship met de Harvard Medical School. (Vandaag, bij Wake Forest, blokkeert hij nog steeds minstens één dag per week om patiënten te zien.) Op Harvard sloot hij zich aan bij een nieuwe golf van jonge wetenschappers die geloofden dat een oplossing voor het tekort aan orgaandonoren de oprichting zou kunnen zijn, in een laboratorium, van vervangende onderdelen.
Een van hun eerste grote projecten was om te proberen een menselijke blaas te laten groeien - een relatief groot orgaan, maar een hol orgaan, vrij eenvoudig in zijn functie. Hij gebruikte een hechtnaald om een biologisch afbreekbare steiger met de hand aan elkaar te naaien. Later nam hij urotheelcellen uit de blaas en urinewegen van een potentiële patiënt en vermenigvuldigde ze in het laboratorium, waarna hij de cellen op de structuur aanbracht. "Het was alsof ik een laagjes cake bakte, " vertelde Atala me. “We hebben het één laag tegelijk gedaan. En toen we alle cellen hadden uitgezaaid, stopten we ze terug in een couveuse en we lieten het koken. ”Binnen een paar weken ontstond een kleine witte bol, niet zo verschillend van het echte werk.
Tussen 1999 en 2001, na een reeks tests op honden, werden op maat gemaakte blazen getransplanteerd in zeven jonge patiënten die aan spina bifida leden, een slopende aandoening die ervoor zorgde dat hun blazen faalden. In 2006 kondigde Atala in een veel geprezen blad in de Lancet aan dat de bio-ontworpen blazen zeven jaar later opmerkelijk goed werkten. Het was de eerste keer dat in het laboratorium gekweekte organen met succes werden getransplanteerd bij de mens. "Dit is een kleine stap in ons vermogen om vooruit te gaan in het vervangen van beschadigde weefsels en organen, " zei Atala destijds in een persbericht, in navolging van de woorden van Neil Armstrong. Het was een representatief voorbeeld van een van de belangrijkste geschenken van Atala. Zoals David Scadden, de directeur van het Center for Regenerative Medicine van het Massachusetts General Hospital en de co-directeur van het Harvard Stem Cell Institute, vertelde: Atala is altijd een visionair geweest. Hij is altijd vrij moedig geweest en behoorlijk effectief in zijn vermogen om de aandacht op de wetenschap te vestigen. '
Blazen waren een belangrijke mijlpaal, maar ze scoorden niet bijzonder hoog in termen van patiëntvraag. Bovendien kan het meerfasige goedkeuringsproces dat de Amerikaanse Food and Drug Administration voor dergelijke procedures vereist, tijd kosten. Tegenwoordig hebben de door Atala ontwikkelde blazen nog geen goedkeuring gekregen voor wijdverbreid gebruik. "Als je denkt aan regeneratieve geneeskunde, moet je niet alleen nadenken over wat mogelijk is, maar wat nodig is, " vertelde Atala me. "Je moet denken, 'ik heb maar zoveel tijd, dus wat zal de grootst mogelijke impact hebben op de meeste levens?'"
Voor Atala was het antwoord eenvoudig. Ongeveer acht van de tien patiënten op een transplantatielijst heeft een nier nodig. Volgens een recente schatting wachten ze gemiddeld vier en een half jaar op een donor, vaak met ernstige pijn. Als Atala de orgeltekortcrisis echt wilde oplossen, was er geen oplossing voor: hij zou de nier moeten aanpakken.
Vanaf het begin in de vroege jaren 1980, toen het grotendeels werd gezien als een industrieel hulpmiddel voor het bouwen van prototypes, is 3D-printen uitgegroeid tot een industrie met een miljarden dollar, met een steeds groter wordend scala aan mogelijke toepassingen, van designerschoenen tot tandheelkundige kronen tot zelfgemaakte plastic pistolen. (Vandaag kun je een elektronicawinkel binnenlopen en een draagbare 3D-printer kopen voor minder dan $ 500.) De eerste medische onderzoeker die de stap naar levende materie maakte, was Thomas Boland, die, terwijl hij hoogleraar bio-engineering was aan Clemson University, in South Carolina diende in 2003 een patent in op een aangepaste inkjetprinter die menselijke cellen in een gelmengsel kon afdrukken. Al snel waren onderzoekers zoals Atala aan hun eigen versies van de machine aan het sleutelen.
Voor Atala had de belofte van bioprinting alles te maken met schaal. Hoewel hij met succes een orgaan in een laboratorium had gekweekt en het in een mens had getransplanteerd, was het proces ongelooflijk tijdrovend, ontbrak precisie, was de reproduceerbaarheid laag en was de mogelijkheid van menselijke fouten alomtegenwoordig.
In Wake Forest, waar Atala in 2004 de oprichter van het instituut werd, begon hij te experimenteren met het printen van huid, botten, spieren, kraakbeen en niet in het minst nierstructuren. Binnen een paar jaar had hij voldoende vertrouwen in zijn vooruitgang om ermee te pronken. In 2011 gaf Atala een TED Talk over de toekomst van bio-engineered orgels die sindsdien meer dan twee miljoen keer is bekeken. Met geplooide kaki en een gestreept gestreept shirt met knopen, sprak hij over de 'grote gezondheidscrisis' die het tekort aan organen met zich meebrengt, deels als gevolg van onze langere levensduur. Hij beschreef de medische uitdagingen die innovatie en hard werken in het laboratorium snel hadden overwonnen: het bedenken van de beste biomaterialen voor gebruik in steigers, leren hoe orgaanspecifieke cellen buiten het menselijk lichaam te laten groeien en in leven te houden. (Sommige cellen, zo legde hij uit, zoals die van de alvleesklier en de lever, bleven koppig moeilijk groeien.)
En hij sprak over bioprinting, hij liet een video zien van enkele van zijn printers die aan het werk waren in het laboratorium en onthulde vervolgens een printer achter hem op het podium, bezig met het bouwen van een roze bolvormig object. Tegen het einde van zijn toespraak kwam een van zijn collega's naar voren met een grote beker gevuld met een roze vloeistof.
Terwijl de menigte zwijgend zat, reikte Atala in de beker en haalde eruit wat een slijmerige, te grote boon leek te zijn. In een meesterlijk vertoon van showmanship hield hij het object in zijn holle handen naar voren. "Je kunt de nier zien zoals die eerder vandaag werd afgedrukt, " zei hij. Het publiek brak in een spontaan applaus. De volgende dag gutste de nieuwsagentschap Agence France-Presse in een wijd verspreid artikel dat Atala een "echte nier" op een machine had afgedrukt die "de behoefte aan donoren elimineert als het gaat om orgaantransplantaties."
De toekomst kwam eraan.
En toen was het niet zo.
Wat Atala op het podium had gehouden, was eigenlijk geen werkende menselijke nier. Het was inert, een extreem gedetailleerd model, een voorproefje van wat hij hoopte en dacht dat bioprinting ooit zou brengen. Als je de presentatie aandachtig bekeek, zag je dat Atala nooit beloofde dat hij een werkorgel had. Toch spitsten critici zich toe op wat zij als een hoogwaardige oefening in speciale effecten beschouwden.
Vorig jaar leek Jennifer Lewis, een materiaalwetenschapper bij Harvard en een vooraanstaand onderzoeker in bioprinting (haar specialiteit is engineering van gevasculariseerde weefsels) Atala te bekritiseren in een interview met de New Yorker . "Ik dacht dat het misleidend was, " zei ze, verwijzend naar de TED Talk. "We willen mensen geen valse verwachtingen geven en het geeft het veld een slechte naam."
In de nasleep van de TED Talk publiceerde Wake Forest een persbericht waarin werd benadrukt dat het lang zou duren voordat een nier met bioprint op de markt zou komen. Toen ik Atala vroeg of hij iets van de controverse had geleerd, weigerde hij er rechtstreeks commentaar op te geven, in plaats daarvan erop wijzend waarom hij er niet van houdt een tijdstempel op een bepaald project te zetten. "We willen patiënten geen valse hoop geven, " vertelde hij me.
De stofzuiger was netjes illustratief voor een van de centrale uitdagingen waarmee onderzoekers in de regeneratieve geneeskunde worden geconfronteerd: je wilt enthousiasme opwekken over wat mogelijk is, omdat enthousiasme zich kan vertalen naar pers, financiering en middelen. Je wilt de mensen om je heen en de volgende generatie wetenschappers inspireren. Maar u wilt niet verkeerd voorstellen wat realistisch binnen handbereik is.
En als het gaat om grote, gecompliceerde orgels, heeft het veld nog een weg te gaan. Ga zitten met een potlood en een stuk papier en je kunt nauwelijks iets meer architectonisch of functioneel complex verzinnen dan de menselijke nier. Het inwendige van het vuistgrote orgaan bestaat uit vaste weefsels die worden doorkruist door een ingewikkeld snelwegsysteem van bloedvaten, die slechts 0, 010 millimeter in diameter meten, en ongeveer een miljoen kleine filters bekend als nefronen, die gezonde vloeistoffen terugsturen naar de bloedbaan en afval tot in de blaas in de vorm van urine. Om een nier bioprint te maken, moet je niet alleen werkende niercellen en nefronen kunnen cultiveren en introduceren, maar moet je ook beheersen hoe je het orgaan kunt vullen met een vaatstelsel om het orgaan gevoed te houden met het bloed en voedingsstoffen het heeft nodig. En je zou het allemaal van binnen naar buiten moeten bouwen.
Dat is de reden waarom veel onderzoekers opties onderzoeken die niet het opnieuw afdrukken van die structuren omvatten, maar in plaats daarvan proberen die te gebruiken die al door de natuur zijn ontworpen. In het Texas Heart Institute, in Houston, experimenteert Doris Taylor, de directeur van het onderzoeksprogramma van het instituut voor regeneratieve geneeskunde, met gedecellulariseerde varkensharten - organen die zijn ontdaan van spieren en alle andere levende weefselcellen in een chemisch bad, waardoor alleen de onderliggende collageenmatrix. Een gedecellulariseerd orgel is bleek en spookachtig - het lijkt op een gloeistaaf die leeg is van de oplossing die hem ooit liet gloeien. Maar cruciaal is dat het proces de interne architectuur van het orgel intact laat, het vaatstelsel en alles.
Taylor hoopt ooit op een dag decellularized varkensharten te gebruiken, opnieuw bevolkt met menselijke cellen, voor transplantatie bij menselijke patiënten. Tot nu toe heeft haar team de harten geïnjecteerd met levende rundercellen en deze in koeien ingebracht, waar ze met succes bloed sloegen en pompen naast het oorspronkelijke, gezonde hart van de koeien. Voor Taylor gaat deze aanpak de uitdaging aan om manieren te vinden om af te drukken met de ongelooflijk fijne resolutie die vasculaire netwerken vereisen. "De technologie zal veel moeten verbeteren voordat we in staat zijn om een nier of een hart bioprint, en er bloed aan toe te voegen en in leven te houden, " zegt Taylor.
Onderzoekers van Wake Forest experimenteren ook met gedecellulariseerde organen van zowel dierlijke als menselijke kadavers. Hoewel Atala de vervangende nier als zijn heilige graal ziet, beweert hij inderdaad niet dat het bouwen van een nier iets anders is dan een incrementeel proces, uitgevoerd vanuit verschillende invalshoeken. Dus terwijl onderzoekers van het instituut en elders werken aan het verfijnen van de externe structuur en interne architectuur van het orgel, experimenteren ze ook met verschillende manieren om bloedvaten te bedrukken en te laten groeien. Tegelijkertijd zijn ze hoontechnieken om de levende niercellen te kweken die nodig zijn om het allemaal te laten werken, waaronder een nieuw project om niercellen te vermeerderen uit een biopsie van het gezonde weefsel van een patiënt.
Toen we spraken, benadrukte Atala dat zijn doel is om een functionerend, geconstrueerd groot orgaan in een mens te krijgen die het hard nodig heeft, of dat orgaan nu bioprint is of niet. "Welke technologie er nodig is om daar te komen, " zei hij.
En toch wees hij er snel op dat de manier waarop je er komt niet onbelangrijk is: uiteindelijk wil je de basis leggen voor een industrie die ervoor zorgt dat niemand - of het nu in de komende decennia of in de 22e eeuw is, afhankelijk van uw niveau van optimisme - zal ooit weer een levensreddend orgel willen. Om dat te doen, kun je er niet met de hand naartoe gaan.
"Je hebt een apparaat nodig dat keer op keer hetzelfde type orgel kan maken, " vertelde Atala me. "Net alsof het machinaal is gemaakt."
Op een middag kwam ik langs bij het bureau van John Jackson, universitair hoofddocent aan het instituut. Jackson, 63, is van nature een experimentele hematoloog. Hij kwam vier jaar geleden naar Wake Forest en vergeleek de overstap naar het instituut, met al zijn technologie van de volgende generatie, als "weer helemaal terug naar school".
Jackson houdt toezicht op de ontwikkeling van een huidcelprinter, die is ontworpen om een reeks levende huidcellen rechtstreeks op een patiënt af te drukken. 'Stel dat je een blessure aan je huid hebt, ' opperde Jackson. “Je scant die wond om de exacte grootte en vorm van het defect te krijgen, en je krijgt een 3D-beeld van het defect. Je kunt dan de cellen afdrukken "- die in een hydrogel worden gekweekt -" in de exacte vorm die je nodig hebt om de wond te passen. "Op dit moment kan de printer weefsels op de bovenste twee huidlagen leggen, diep genoeg om te behandelen - en om te genezen - de meeste brandwonden. Langs de lijn hoopt het laboratorium dieper onder het huidoppervlak af te drukken en meer gecompliceerde huidlagen af te drukken, waaronder vetweefsel en diepgewortelde haarzakjes.
Jackson schatte dat klinische onderzoeken in de komende vijf jaar konden beginnen, in afwachting van goedkeuring door de FDA. In de tussentijd was zijn team bezig geweest met het testen van de huidprinter op varkens. Hij ontkleedde een grote poster, die was verdeeld in panelen. In de eerste was een gedetailleerde foto van een vierkante wond, ongeveer vier centimeter aan één kant, die technici op de rug van een varken hadden gesneden. (De varkens waren onder algehele verdoving geplaatst.) Diezelfde dag hadden de onderzoekers cellen rechtstreeks op de wond geprint, een proces dat ongeveer 30 minuten duurde. In de foto's na het afdrukken, kon je een verschil in kleur en textuur onderscheiden: het gebied was grijser en saaier dan natuurlijk varkensvlees. Maar er was weinig rimpelen, geen verhoogd of geribbeld littekenweefsel en na verloop van tijd versmolten de gel min of meer volledig in de omringende huid.
De huidcelprinter is een van de verschillende actieve projecten van het instituut die financiering ontvangt van het Amerikaanse ministerie van Defensie, waaronder weefselregeneratie-initiatieven voor gezichts- en genitale verwondingen, die beide endemisch waren onder Amerikaanse soldaten die in recente oorlogen gewond zijn geraakt. Vorig jaar kondigden onderzoekers onder leiding van Atala de succesvolle implantatie aan van vagina's die zijn gemaakt met behulp van de eigen cellen van de patiënt bij vier tieners die lijden aan een zeldzame reproductieve aandoening, het Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser-syndroom. Wake Forest test ook lab-gekweekte en gedecellulariseerde kadaverpenissen en anale sluitspieren op dieren, in de hoop in de komende vijf jaar menselijke proeven te starten.
De Perifere, de nieuwe roman van de futurist William Gibson, die de term 'cyberspace' bedacht en het grootste deel van de digitale revolutie voorzag, speelt zich af in een tijd waarin mensen in staat zijn om 'fabuleus' te worden - voornamelijk 3D-afdrukken - alles wat ze nodig hebben : drugs, computers, kleding. Ze worden alleen beperkt door hun verbeelding. En toch gebogen over de poster van Jackson, merkte ik dat ik dacht dat zelfs Gibson dit niet had voorspeld: levend vlees, op aanvraag.
Ik liep naar Atala's kantoor. Zonlicht spatte over de vloer en een groot aantal boekenplanken, waarop foto's van de twee jonge zonen van Atala en verschillende exemplaren van zijn leerboek, Principles of Regenerative Medicine, te zien waren .
Hij was de hele ochtend in de operatiekamer geweest (hij is ook de urologie-voorzitter van de medische school) en verwachtte pas laat in de avond terug naar huis te gaan, maar hij was opgewekt en zat vol energie. Ik vroeg hem of hij ooit overwoog zijn praktijk op te geven en zich uitsluitend op onderzoek te concentreren.
Hij schudde zijn hoofd. "Aan het einde van de dag ging ik naar de geneeskunde om voor patiënten te zorgen, " zei hij. “Ik hou ervan om die relatie met families en patiënten te hebben. Maar even belangrijk, het houdt me in contact met wat de behoefte is. Want als ik die behoefte uit de eerste hand zie, als ik het probleem onder ogen kan zien - nou, ik weet dat ik eraan zal blijven werken, blijf proberen erachter te komen. '
