A laborban növesztett csontok helyettesíthetik a szövetátültetéseket és a többszörös fájdalmas műtéteket? Nina Tandon az EpiBone vezérigazgatója és társalapítója, egy brooklyni székhelyű biotechnológiai vállalat, amelyet a Világgazdasági Fórum 2015-ben a technológiai úttörők közé választott. Tandon a Világgazdasági Fórum fiatal tudósa is, aki június 26. és 28. között a kínai Tianjinban, az Új Bajnokok éves találkozóján tart előadást.
Mivel foglalkozik?
A csontokat őssejtekből növesztjük, hogy remélhetőleg segítsünk azoknak, akiknek csontozatuk helyreállítására van szükségük.
Hogyan csinálják ezt?
Két dolgot veszünk a betegtől. Az egyik a zsírszövetükből vett minta, amelyből őssejteket vonunk ki. A másik egy CT-vizsgálat, ami olyan, mint egy háromdimenziós röntgenfelvétel arról a csontról, amelyet meg akarunk alakítani. Ezt használjuk arra, hogy elkészítsük a tökéletes formát, amit állványzatnak nevezünk. Ez az állványzat készülhet állati csontokból származó fehérjéből és kollagénből, de készülhet szintetikus anyagokból is. A sejteket ebbe a puzzle-darab alakú formába, ebbe az állványzatba juttatjuk, és körülbelül három hét alatt a sejtek egy beültetésre kész csontdarabbá érnek.
Mi az előnye a hagyományos csontátültetéssel vagy a szintetikus transzplantációval szemben?
A rekonstrukciós eljárások jelenlegi arany standardja az úgynevezett autograft, amikor egy csontdarabot kivágunk a test egyik részéből, és beültetjük egy másikba. Ez elég jól működik ott, ahol szükség van a csontra, de más problémákat okozhat, mert nincs olyan csontdarab, amire ne lenne igazán szükség a testben. Például a vőlegényemet megműtötték, hogy helyreállítsák a bokáját. Kivettek egy darabot a csípőcsontjából, és a hasa még most is ugyanúgy fáj, mint a bokája.
A szintetikus implantátumok csak egy bizonyos ideig tartanak, és az emberek egyre tovább élnek. Ha valaki 15 évesen megsérül, és 115 évig él, akkor az a gondolat, hogy az implantátum csak 10-15 évig tart, kezd tarthatatlanná válni. Tehát új megoldásokra van szükségünk a csontozat helyreállításához.
Azt is reméljük, hogy a mi megközelítésünkkel nem lesz szükség immunszuppresszáns gyógyszerekre, mert felismernénk, hogy ez a test sajátja, mivel a saját DNS-ünkről van szó.
Milyen messze vannak a kutatásukkal?
Jelenleg állatkísérleteket végzünk, és úgy gondoljuk, hogy körülbelül 18 hónapra vagyunk az emberi kipróbálástól.
A piacra vitel szempontjából 2022 vagy 2023-ra számítunk. Ez nem egy sprint, ez egy maraton. Átprogramozhatsz egy chipet, és azonnal másképp viselkedik, de egy csont kinövéséhez három hét kell. A technológiánk gyorsan halad, de magukat a sejteket nem lehet siettetni, és az orvosi kutatást sem lehet siettetni.
Az évek során sok sebésszel kötöttünk barátságot, és nagy szükségük van az ilyen dolgokra. Vannak betegeik, akiket kezelni akarnak. Minden nap kapunk e-maileket olyan emberektől, akik önkénteskedni szeretnének. De először meg kell győződnünk arról, hogy minden biztonságos.
Kik fognak ebből profitálni?
Előre a nyak feletti csontokra összpontosítunk, rák, trauma, veleszületett hibák és fogászati műtétek esetén. Ezen a területen csak az Egyesült Államokban évente körülbelül 100 000 beavatkozást végeznek. A vér után a csont a legtöbbször átültetett szövet.
Nagyobb csontokat is tudnának növeszteni?
Elméletileg igen, de az állványzataink anyagai szabnak néhány korlátot. Ezért szorosan figyelünk minden olyan előrelépést az anyagtudományban, amely arra utal, hogy nagyobb, erősebb csontokat tudunk növeszteni.
Hogyan áll egy egész láb, vagy egy kar növesztése?
Mindannyian látjuk a jövőt, amikor a mi megközelítésünket egy egész végtag regenerálására lehet majd használni, de ez sokkal messzebbre lesz, mert egy végtaghoz sok szövet tartozik. Van bőr, idegsejtek, izom, csont, inak, szalagok, és mindezeket különböző mikrokörnyezetekben növesztjük. A technika jelenlegi állása az, hogy kétféle szövetet kell együtt növeszteni – csontot és porcot, vagy izmot és ideget -, és ez már most is nehéz. De reméljük, hogy megalapozzuk ezt a jövőbeli technológiát.
Melyek a további kihívások?
A fő kihívásunk az, hogy a munkát a laboratóriumból a klinikára, az emberekre is átültessük. Le kell hajtanunk a fejünket, és igazán jó munkát kell végeznünk a tudományban, hogy eljuthassunk a klinikára, és segíthessünk az embereken.
És mik a hosszú távú céljai?
Szeretném azt mondani, hogy ha valaki veleszületett rendellenességgel születik, nem kell egy életre eltorzultnak lennie, hanem helyre lehet állítani az arcát. Tágabb értelemben szeretem az ötletet, hogy a saját testünkre úgy tekinthetünk, mint a gyógyulás forrására, szemben a tablettákkal és gépekkel.
Ez bizonyos értelemben a test mezőgazdasági és ökológiai szemlélete, kombinálva a 3D-s gyártással. Ez annyira régi, hogy újnak tűnik. Ez az elképzelés, hogy természetes rendszereket művelhetünk, a történelem előtti időkben gyökerezik, az állatok háziasításával. De most újragondoljuk: “Meg tudjuk-e javítani a testünket a saját sejtjeinkkel?”
Ön eredetileg villamosmérnöknek készült. Hogyan jutottál el a chipek programozásától a csontok növesztéséig?
A 2000-es évek elején a távközlésben dolgoztam, és elkezdtem fiziológiát hallgatni esténként a helyi közösségi főiskolán. Amikor a DNS-ről olvastam, és rájöttem, hogy sokkal erősebb, mint egy bináris tárolóeszköz, ez egy erős analógia volt számomra. Végül az MIT-re mentem, hogy neurális interfészeket tanulmányozzak. Egy másik posztdoktorandusszal, Sarindr Bhumiratanával együtt segítettem az EpiBone kiépítésében a doktori témavezetőm laboratóriumából. Én szív- és idegszövetet növesztettem, ő pedig csontot és porcot. Tehát ez mindenképpen csapatmunka.”
Amilyen szenvedélyesen rajong a tudományért, hogyan bátorítana több nőt arra, hogy belépjen a STEM (természettudomány, technológia, mérnöki és matematikai) területekre?
Kiskorunkban mindannyian rajongunk a tudományokért, de aztán tizenéves korunkban szűkíteni kell a tanulmányainkat. Ekkor kezdjük elveszíteni a lányainkat, de sok fiút is, ezért gondoskodjunk arról, hogy megtaláljuk a módját annak, hogy ők is elkötelezettek maradjanak. A játékok nagyszerű kaput jelentenek, és van néhány zseniális újító ezen a területen, mint például Ayah Bdeir a littleBits-től és Debbie Sterling a GoldieBlox-tól. Ne feledjük, hogy a tanulás a játékról szól, és a karrier is szólhat a játékról, ezek mind olyan módszerek, amelyekkel biztosíthatjuk, hogy sokféle résztvevőnk legyen.
Ez az interjú a Világgazdasági Fórummal közösen készült.