Mohly by laboratorně vypěstované kosti nahradit tkáňové štěpy a četné bolestivé operace? Nina Tandonová je generální ředitelkou a spoluzakladatelkou brooklynské biotechnologické společnosti EpiBone, která byla vybrána jako jeden z technologických průkopníků Světového ekonomického fóra pro rok 2015. Tandonová je také mladou vědkyní Světového ekonomického fóra, která vystoupí na výročním zasedání Nových šampionů v čínském Tchien-ťinu od 26. do 28. června.
Co děláte?
Pěstujeme kosti z kmenových buněk, abychom snad pomohli lidem, kteří potřebují rekonstrukci kostry.
Jak to děláte?
Vezmeme pacientovi dvě věci. Jednou je vzorek jeho tukové tkáně, ze které získáme kmenové buňky. Druhým je CT sken, což je něco jako trojrozměrný rentgenový snímek kosti, kterou chceme zkonstruovat. Na jeho základě vytvoříme dokonalý tvar, kterému říkáme lešení. Toto lešení může být vyrobeno z bílkovin a kolagenu ze zvířecích kostí nebo může být vyrobeno ze syntetických materiálů. Do tohoto tvaru skládačky, tohoto lešení, vpravíme buňky a během zhruba tří týdnů buňky dozrají do kousku kosti, který je připraven k implantaci.
Jaká je výhoda oproti běžným transplantacím kostí nebo syntetickým transplantacím?
Současný zlatý standard pro rekonstrukční zákroky se nazývá autotransplantace, kdy vyřízneme kus kosti z jedné části těla a vložíme ho do jiné. To funguje docela dobře tam, kde kost potřebujete, ale může to způsobit jiné problémy, protože v těle není žádný kus kosti, který by nebyl skutečně nutný. Například můj snoubenec podstoupil operaci kvůli rekonstrukci kotníku. Vzali mu kus kyčelní kosti a břicho ho ještě teď bolí stejně jako kotník.
Syntetické implantáty vydrží jen určitou dobu a lidé žijí stále déle. Pokud se zraníte v 15 letech a dožijete se 115 let, představa, že vám implantát vydrží jen 10-15 let, začíná být neudržitelná. Takže potřebujeme nová řešení pro opravu skeletu.
Také doufáme, že s naším přístupem nebudou potřeba žádné imunosupresivní léky, protože by se uznalo, že je to tělo vlastní, protože je to vaše vlastní DNA.
Jak daleko jste s výzkumem?
V současné době děláme pokusy na zvířatech a myslíme si, že jsme asi 18 měsíců od zkoušek na lidech.
Pokud jde o uvedení na trh, počítáme s rokem 2022 nebo 2023. Není to sprint, je to maraton. Můžete přeprogramovat čip a okamžitě se začne chovat jinak, ale než vyroste kost, trvá to tři týdny. Naše technologie jde rychle dopředu, ale samotné buňky se nedají uspěchat a lékařský výzkum se nedá uspěchat.
V průběhu let jsme se spřátelili se spoustou chirurgů, kteří takové věci zoufale potřebují. Mají pacienty, které chtějí léčit. Každý den dostáváme e-maily od lidí, kteří se chtějí stát dobrovolníky. Ale nejprve se musíme ujistit, že je to všechno bezpečné.
Kdo z toho bude mít prospěch?
Právě teď se zaměřujeme na kosti nad krkem, na rakovinu, úrazy, vrozené vady a zubní chirurgii. V této oblasti se jen v USA ročně provede asi 100 000 zákroků. Po krvi jsou kosti nejčastěji transplantovanou tkání.
Mohli byste také vypěstovat větší kosti?
Teoreticky ano, ale materiály našich lešení nám diktují některá omezení. Proto pozorně sledujeme jakýkoli pokrok ve vědě o materiálech, který naznačuje, že bychom mohli vypěstovat větší a silnější kosti.
A co vypěstování celé nohy nebo ruky?
Všichni vidíme budoucnost, kdy bude možné náš přístup použít pro regeneraci celé končetiny, ale to bude mnohem dál, protože do končetiny patří mnoho tkání. Je tam kůže, neurony, svaly, kosti, šlachy, vazy a všechny tyto věci pěstujete v různých mikroprostředích. V současné době je nejmodernější pěstovat dva druhy tkání dohromady – kost a chrupavku nebo sval a nerv – a to už je těžké. Ale doufáme, že položíme základy pro tuto budoucí technologii.
Jaké jsou vaše další výzvy?
Naší hlavní výzvou je převést práci z laboratoře na kliniku, na lidi. Musíme se držet při zemi a odvádět opravdu dobrou vědeckou práci, abychom se mohli dostat na kliniku a pomáhat lidem.
A jaké jsou vaše dlouhodobé cíle?
Rad bych, abychom mohli říci, že pokud se narodíte s vrozenou vadou, nemusíte být odsouzeni k celoživotnímu znetvoření, že si můžete nechat obnovit obličej. V širším smyslu se mi líbí myšlenka, že se můžeme dívat na své vlastní tělo jako na zdroj uzdravení, na rozdíl od pilulek a strojů.
Jedná se svým způsobem o zemědělský a ekologický pohled na tělo v kombinaci s 3D výrobou. Je to tak staré, až je to nové. Tato myšlenka, že můžeme kultivovat přírodní systémy, má kořeny v prehistorii, v domestikaci zvířat. Nyní se však znovu objevuje jako: „Můžeme opravit naše těla pomocí našich vlastních buněk?“
Původně jste vystudoval elektrotechniku. Jak jste se od programování čipů dostal k pěstování kostí?
Na začátku roku 2000 jsem pracoval v telekomunikacích a začal jsem po večerech navštěvovat hodiny fyziologie na místní komunitní vysoké škole. Když jsem si četl o DNA a uvědomil si, že je mnohem výkonnější než binární paměťové zařízení, byla to pro mě silná analogie. Nakonec jsem šel na MIT studovat nervová rozhraní. Společně s dalším postdoktorandem, Sarindrem Bhumiratanou, jsem pomáhal roztočit EpiBone v laboratoři svého vedoucího doktorátu. Já jsem pěstoval srdeční a nervovou tkáň a on pěstoval kosti a chrupavky. Takže je to určitě týmová práce.
Jako člověk, který je zapálený pro vědu, jak byste povzbudila více žen, aby vstoupily do oborů STEM (věda, technologie, inženýrství a matematika)?
Jako malé děti se všichni zajímáme o vědu, ale pak v dospívání musíme studium zúžit. Tehdy začínáme ztrácet dívky, ale také mnoho chlapců, takže se snažme najít způsoby, jak se jim věnovat i nadále. Hračky jsou skvělou vstupní branou a v této oblasti působí několik skvělých inovátorů, například Ayah Bdeir ze společnosti littleBits a Debbie Sterlingová ze společnosti GoldieBlox. Nezapomínejme, že učení je o hře a kariéra může být také o hře, to všechno jsou způsoby, jak zajistit, abychom měli různorodý soubor přispěvatelů.
Tento rozhovor byl připraven ve spolupráci se Světovým ekonomickým fórem.