Kan laboratorieodlade ben ersätta vävnadstransplantat och flera smärtsamma operationer? Nina Tandon är vd och medgrundare av EpiBone, ett Brooklyn-baserat bioteknikföretag som valdes ut som en av World Economic Forums teknikpionjärer 2015. Tandon är också en av World Economic Forums unga forskare som kommer att tala vid New Champions årliga möte i Tianjin, Kina, den 26-28 juni.
Vad gör ni?
Vi odlar ben från stamceller för att förhoppningsvis hjälpa människor som behöver en skelettrekonstruktion.
Hur gör ni det?
Vi tar två saker från patienten. Den ena är ett prov av deras fettvävnad, från vilken vi utvinner stamceller. Det andra är en datortomografi, som är som en tredimensionell röntgenbild av det ben vi vill konstruera. Vi använder detta för att skapa den perfekta formen, det som vi kallar för en ställning. Denna ställning kan tillverkas av protein och kollagen från djurben, eller så kan den tillverkas av syntetiska material. Vi infunderar cellerna i denna pusselbitform, denna ställning, och under cirka tre veckor mognar cellerna till en benbit som är redo för implantation.
Vad är fördelen jämfört med konventionella bentransplantationer eller syntetiska transplantationer?
Den nuvarande guldstandarden för rekonstruktiva ingrepp kallas autogransplantation, där vi skär ut en benbit från en del av kroppen och sätter in den i en annan del av kroppen. Det fungerar ganska bra där man behöver benet, men det kan orsaka andra problem, eftersom det inte finns någon benbit som egentligen inte behövs i kroppen. Min fästman opererades till exempel för att rekonstruera sin fotled. De tog en bit av hans höftben, och hans buk gör till och med nu lika ont som hans fotled.
Syntetiska implantat håller bara en viss tid, och människor lever allt längre. Om man skadar sig vid 15 års ålder och lever till 115 år blir tanken att implantatet bara håller i 10-15 år ohållbar. Så vi behöver nya lösningar för att reparera skelettet.
Vi hoppas också att det med vårt tillvägagångssätt inte kommer att finnas något behov av immunsupprimerande läkemedel eftersom man skulle inse att det är kroppens eget, eftersom det är ditt eget DNA.
Hur långt har ni kommit med er forskning?
Vi gör för närvarande djurförsök och vi tror att det är ungefär 18 månader kvar till försök på människor.
Vi räknar med att ta detta till marknaden år 2022 eller 2023. Detta är ingen sprint, det är ett maraton. Du kan programmera om ett chip och omedelbart får det ett annat beteende, men det tar tre veckor att odla ett ben. Vår teknik rör sig snabbt, men cellerna i sig kan inte skyndas, och medicinsk forskning kan inte heller skyndas.
Vi har blivit vänner med många kirurger under årens lopp, och de är i desperat behov av sådana här saker. De har patienter som de vill behandla. Vi får e-post varje dag från människor som vill ställa upp som volontärer. Men först måste vi se till att allt är säkert.
Vem kommer att ha nytta av detta?
Just nu fokuserar vi på ben ovanför halsen, för cancer, trauma, medfödda defekter och tandkirurgi. På detta område utförs cirka 100 000 ingrepp varje år bara i USA. Efter blod är ben den mest transplanterade vävnaden.
Kan ni också odla större ben?
I teorin ja, men materialen i våra ställningar dikterar vissa av våra begränsningar. Så vi följer noga alla framsteg inom materialvetenskapen som innebär att vi kan odla större och starkare ben.
Hur skulle man kunna odla ett helt ben eller en arm?
Vi kan alla se en framtid där vårt tillvägagångssätt kan användas för att återskapa en hel lem, men det kommer att ta mycket längre tid eftersom det finns många vävnader som ingår i en lem. Det finns hud, neuroner, muskler, ben, senor, ligament, och alla dessa saker växer i olika mikromiljöer. Det senaste är att odla två typer av vävnader tillsammans – ben och brosk eller muskler och nerver – och det är redan svårt. Men vi hoppas kunna lägga grunden för denna framtida teknik.
Vad är era andra utmaningar?
Vår största utmaning är att överföra arbetet från laboratoriet till kliniken, till människor. Vi måste hålla huvudet kallt och göra ett riktigt bra jobb med vetenskapen, så att vi kan komma till kliniken och hjälpa människor.
Och vilka är era långsiktiga mål?
Jag skulle vilja kunna säga att om du föds med medfödda defekter behöver du inte vara dömd till en livslång vanställdhet, att du kan få ditt ansikte återställt. Mer allmänt älskar jag tanken på att vi kan se vår egen kropp som en källa till helande, i motsats till piller och maskiner.
På sätt och vis är det en jordbruksmässig och ekologisk syn på kroppen, kombinerat med 3D-tillverkning. Det är så gammalt att det är nytt. Denna idé om att vi kan odla naturliga system har sina rötter i förhistorien, med domesticeringen av djur. Men nu har den fått en ny innebörd: ”Kan vi reparera våra kroppar med hjälp av våra egna celler?”
Du har ursprungligen utbildat dig till elektroingenjör. Hur gick du från att programmera chips till att odla ben?
I början av 2000-talet arbetade jag inom telekommunikation och började ta en fysiologikurs på kvällstid på den lokala folkhögskolan. När jag läste om DNA och insåg att det var mycket kraftfullare än en binär lagringsenhet var det en stark analogi för mig. Det slutade med att jag gick till MIT för att studera neurala gränssnitt. Jag hjälpte till att starta EpiBone från min doktorandhandledares labb tillsammans med en annan postdoc, Sarindr Bhumiratana. Jag odlade hjärt- och nervvävnad och han odlade ben och brosk. Så detta är verkligen ett lagarbete.
Som en person som brinner för vetenskap, hur skulle du kunna uppmuntra fler kvinnor att gå in i STEM-områden (vetenskap, teknik, ingenjörsvetenskap och matematik)?
Som små barn är vi alla intresserade av vetenskap, men sedan måste vi begränsa våra studier i tonåren. Det är då vi börjar förlora våra flickor, men också många pojkar, så låt oss se till att vi hittar sätt för dem att hålla sig engagerade. Leksaker är en bra inkörsport, och det finns några lysande innovatörer på området, som Ayah Bdeir från littleBits och Debbie Sterling från GoldieBlox. Att komma ihåg att inlärning handlar om lek, och att karriärer också kan handla om lek, allt detta är sätt att se till att vi har en mångfald av bidragsgivare.
Denna intervju producerades i samarbete med World Economic Forum.