Voisivatko laboratoriossa kasvatetut luut korvata kudossiirteet ja useat kivuliaat leikkaukset? Nina Tandon on toimitusjohtaja ja toinen perustaja EpiBone-yrityksessä, joka on Brooklynissa sijaitseva biotekniikkayritys, joka valittiin yhdeksi Maailman talousfoorumin vuoden 2015 teknologiapioneereista. Tandon on myös Maailman talousfoorumin nuori tutkija, joka puhuu uusien mestareiden vuosikokouksessa Tianjinissa Kiinassa 26.-28. kesäkuuta.
Mitä te teette?
Kasvatamme luita kantasoluista auttaaksemme toivottavasti ihmisiä, jotka tarvitsevat luuston rekonstruktiota.
Miten te teette sen?
Viemme potilaalta kaksi asiaa. Toinen on näyte heidän rasvakudoksestaan, josta otamme kantasoluja. Toinen on tietokonetomografia, joka on ikään kuin kolmiulotteinen röntgenkuva luusta, jonka haluamme muokata. Tämän avulla teemme täydellisen muodon, jota kutsumme telineeksi. Teline voidaan valmistaa eläinten luista peräisin olevasta proteiinista ja kollageenista tai synteettisistä materiaaleista. Infusoimme solut tähän palapelin palan muotoon, tähän telineeseen, ja noin kolmen viikon aikana solut kypsyvät luupalaksi, joka on valmis istutettavaksi.
Mikä on etu perinteisiin luusiirtoihin tai synteettisiin siirtoihin nähden?
Nykyinen kultainen standardi korjaavissa toimenpiteissä on niin sanottu autosiirto (autograft), jossa leikataan pala luuta yhdestä ruumiinosasta ja laitetaan se toiseen. Se toimii melko hyvin siellä, missä luuta tarvitaan, mutta se voi aiheuttaa muita ongelmia, koska kehossa ei ole sellaista luunpalaa, jota ei oikeastaan tarvita. Esimerkiksi sulhaselleni tehtiin leikkaus nilkkansa uudelleenrakentamiseksi. He ottivat palan hänen lonkkaluustaan, ja hänen vatsaansa sattuu vielä nytkin yhtä paljon kuin hänen nilkkaansa.
Synteettiset implantit kestävät vain tietyn ajan, ja ihmiset elävät yhä pidempään. Jos loukkaantuu 15-vuotiaana ja elää 115-vuotiaaksi, ajatus siitä, että implantti kestää vain 10-15 vuotta, alkaa olla kestämätön. Tarvitsemme siis uusia ratkaisuja luuston korjaamiseen.
Toivomme myös, että lähestymistapamme avulla ei tarvita immunosuppressiivisia lääkkeitä, koska tunnustettaisiin, että kyseessä on elimistön oma proteiini, koska se on omaa DNA:ta.
Miten pitkällä olette tutkimuksessanne?
Tehdään tällä hetkellä eläinkokeita, ja luulemme olevamme noin 18 kuukauden päässä ihmiskokeista.
Markkinoille pääsyn kannalta katsomme vuotta 2022 tai 2023. Tämä ei ole sprintti, vaan maraton. Siru voidaan ohjelmoida uudelleen ja se käyttäytyy välittömästi eri tavalla, mutta luun kasvattaminen kestää kolme viikkoa. Teknologiamme etenee nopeasti, mutta itse soluja ei voi kiirehtiä, eikä lääketieteellistä tutkimusta voi kiirehtiä.
Olemme vuosien varrella ystävystyneet monien kirurgien kanssa, ja he tarvitsevat kipeästi tällaisia asioita. Heillä on potilaita, joita he haluavat hoitaa. Saamme joka päivä sähköposteja ihmisiltä, jotka haluavat toimia vapaaehtoisina. Mutta ensin meidän on varmistettava, että kaikki on turvallista.
Kuka tästä hyötyy?
Juuri nyt keskitymme kaulan yläpuolisiin luihin syövän, traumojen, synnynnäisten vikojen ja hammaskirurgian vuoksi. Tällä alueella tehdään vuosittain noin 100 000 toimenpidettä pelkästään Yhdysvalloissa. Veren jälkeen luu on eniten siirretty kudos.
Voisitteko kasvattaa myös suurempia luita?
Teoriassa kyllä, mutta telineidemme materiaalit sanelevat joitakin rajoituksiamme. Niinpä seuraamme tarkasti kaikkia materiaalitieteen edistysaskeleita, jotka viittaavat siihen, että voimme kasvattaa suurempia ja vahvempia luita.
Miten olisi koko jalan tai käsivarren kasvattaminen?
Voitamme kaikki nähdä tulevaisuuden, jossa lähestymistapaamme voidaan käyttää kokonaisen raajan uudistamiseen, mutta se on paljon kauempana, koska raajaan kuuluu monia kudoksia. Siinä on ihoa, hermosoluja, lihaksia, luita, jänteitä, nivelsiteitä, ja kaikkia näitä asioita kasvatetaan erilaisissa mikroympäristöissä. Tällä hetkellä uusinta tekniikkaa on kasvattaa kahdenlaista kudosta yhdessä – luuta ja rustoa tai lihasta ja hermoa – ja se on jo vaikeaa. Toivomme kuitenkin voivamme luoda pohjan tälle tulevaisuuden teknologialle.
Mitä muita haasteita teillä on?
Päähaasteemme on työn siirtäminen laboratoriosta kliiniseen käyttöön, ihmisiin. Meidän on pidettävä päämme alhaalla ja tehtävä todella hyvää työtä tieteen parissa, jotta voimme päästä klinikalle ja auttaa ihmisiä.
Ja mitkä ovat pitkän aikavälin tavoitteesi?
Haluisin pystyä sanomaan, että jos synnyt synnynnäisten epämuodostumien kanssa, sinua ei tarvitse tuomita elinikäiseen epämuodostuneisuuteen, vaan voit saada kasvosi palautettua. Laajemmin ajateltuna pidän ajatuksesta, että voimme tarkastella omaa kehoamme parantumisen lähteenä, toisin kuin pillereitä ja koneita.
Tietyllä tavalla se on maatalous- ja ekologinen näkemys kehosta yhdistettynä 3D-valmistukseen. Se on niin vanhaa, että se on uutta. Tämä ajatus siitä, että voimme viljellä luonnollisia järjestelmiä, juontaa juurensa esihistoriaan, eläinten kesyttämiseen. Mutta nyt se esitetään uudelleen: ”Voimmeko korjata kehoamme omien solujemme avulla?”
Olet alun perin kouluttautunut sähköinsinööriksi. Miten siirryit sirujen ohjelmoinnista luiden kasvattamiseen?
Työskentelin 2000-luvun alussa televiestintäalalla ja aloin käydä fysiologian kurssia iltaisin paikallisessa kansalaisopistossa. Kun luin DNA:sta ja tajusin, että se oli paljon tehokkaampi kuin binäärinen tallennuslaite, se oli minulle vahva analogia. Päädyin MIT:hen opiskelemaan hermorajapintoja. Autoin kehittämään EpiBonea tohtorintutkintoni ohjaajan laboratoriosta yhdessä toisen post doc -työntekijän, Sarindr Bhumiratanan, kanssa. Minä kasvatin sydän- ja hermokudosta, ja hän kasvatti luuta ja rustoa. Tämä on siis varmasti tiimityötä.
Kuten ihminen, joka suhtautuu intohimoisesti tieteeseen, miten kannustaisit enemmän naisia hakeutumaan STEM-aloille (luonnontieteet, teknologia, insinööritieteet ja matematiikka)?
Pikkulapsina olemme kaikki innostuneita luonnontieteistä, mutta sitten joudumme kaventamaan opintojamme teini-iässä. Silloin alamme menettää tyttöjä, mutta myös monia poikia, joten meidän on varmistettava, että löydämme keinoja, joilla he pysyvät mukana. Lelut ovat loistava väylä, ja alalla on loistavia innovaattoreita, kuten LittleBitsin Ayah Bdeir ja GoldieBloxin Debbie Sterling. Kun muistetaan, että oppiminen on leikkiä ja ura voi olla myös leikkiä, kaikki nämä ovat keinoja varmistaa, että meillä on monipuolinen joukko osallistujia.
Tämä haastattelu on tuotettu yhdessä Maailman talousfoorumin kanssa.