Bioteknologia
Uusi tekniikka mahdollistaa toimivan aivokudoksen 3D-tulostuksen
3D-tulostus elimiä
3D-tulostus, eli lisäainevalmistus, mullistaa hiljaisesti valmistustavan, ja satoja materiaaleja on nyt saatavilla 3D-tulostukseen. Kuitenkin ehkä innostavin materiaali ei ole valmistukseen, vaan lääketieteellisiin tarkoituksiin: biologiset kudokset.
Bioprintaus saattaa jonain päivänä tehdä mahdolliseksi kirjaimellisesti 3D-tulostaa ihmisen sydämen, maksan tai keuhkon tilauksesta, valmiina siirtoon. Tämä on jotain, mitä käsittelimme artikkelissamme “Elimiä tilauksesta: Parhaat 3D-bioprinttausosakkeet”.
A new level in bioprinting has been achieved by a research team yliopistossa University of Wisconsin–Madison, jota johtaa Su‑Chun Zhang, neurotieteen ja neurologian professori. He onnistuivat 3D-tulostamaan aivokudoksia, jotka voivat kasvaa ja toimia kuten tavallinen aivokudos. Tämä on todellakin mullistavaa ja paljon parempi tulos kuin kaikki aiemmat yritykset 3D‑tulostaa aivokudoksia tähän mennessä.
Optimoitu bio-tussi
Tämän tieteellisen läpimurron avain oli soveltaa tavallista bioprinttausmenetelmää neuronien erityistarpeisiin.
Yleensä bioprinttaus lisää soluja toistensa päälle pystysuunnassa käyttäen monimutkaista tukimateriaalia. Sen sijaan Zhangin tiimi valitsi vaakasuoran rakenteen ja käytti paljon pehmeämpää bio‑tussigeeliä kuin aiemmin.
Pehmeämpi geeli mahdollistaa neuronien kasvun ja vuorovaikutuksen tarkalleen kuten ne tekevät todellisessa aivoissa. Verrattain ohuempi geeli myös paransi hapen läpäisyä, ja ohuemmin kasvaneen kudoksen pystyi täysin imeytymään ravinteita geelistä.
Lähde: Cell Stem Cell
Kaiken kaikkiaan tämä luo kudoksen, joka on paljon enemmän kuin todellinen aivokudos kuin mikään olemassa oleva malli. Ei pelkästään kudokset ole yhteydessä toisiinsa, vaan on mahdollista, että neuronit kommunikoivat normaalisti keskenään, ja lisäksi kudoksiin voidaan lisätä tukisoluja. Nämä tukisolut eivät ole neuronit, jotka osallistuvat hermo‑/hermosolujen toimintaan, mutta ne näyttelevät keskeistä roolia aktiivisten neuronien toiminnan ja terveyden ylläpitämisessä.
Uusi tutkimustyökalu
Verrattuna nykyisiin menetelmiin, aivorganoodit, nämä 3D‑tulostetut aivokudoset ovat paljon realistisempia ja auttavampia aivojen toiminnan ymmärtämisessä.
Lähde: Broad Institute
Hallitsemalla täysin malliaivojen rakenteen, tutkijat voivat käyttää tätä tekniikkaa luodakseen realistisia kopioita Alzheimerin tautia, Down‑syndroomaa jne. kärsivistä aivoista.
“Koska voimme tulostaa kudoksen suunnitelman mukaisesti, meillä on määritelty järjestelmä tarkastella, miten ihmisen aivoverkko toimii. Voimme tarkasti tarkastella, miten hermosolut puhuvat keskenään tietyissä olosuhteissa, koska voimme tulostaa juuri haluamamme.”
Koska aivot toimivat verkostona, korkea yhteyksien taso on ratkaisevan tärkeä perustutkimuksen edistymisen kannalta.
Kirsikka kakun päällä on se, että tämä uusi tulostustekniikka ei vaadi uutta laitteistoa. Se voidaan toteuttaa pöytätason kaupallisesti saatavilla olevalla 3D‑tulostimella, ja neuronien analyysi voidaan tehdä tavallisilla menetelmillä, kuten mikroskooppikuvauksella ja elektrodeilla, jotka ovat jo yleisiä neurologialaboratorioissa.
Bioprinttausosakkeet
1. BICO Group AB
Pr Zhangin tiimi käytti Cellink-tulostinta aivokudosten bioprinttaamiseen.
Vuonna 2021 Cellink nimettiin uudelleen BICO Groupiksi sen jälkeen, kun se hankki Cytena vuonna 2019 ja Scienion vuonna 2020. Cellink on edelleen bioprinttausosaston brändinimi.
Bioprintaus edusti Q3 2023 $16M myyntiä, lisäksi $28M biotieteet ja $12M bioautomaatio.
Lähde: BICO Group AB
Vaikka Cellink ei ole ainoa alalla, se on selvästi erittäin kehittynyt bioprinttauslaitteiden valmistaja. Pr Zhangin saavutus näiden koneiden avulla osoittaa niiden potentiaalin neurologiatutkimuksessa, alalla, joka ei toistaiseksi käytä bioprinttausta.
Pitkällä aikavälillä bioprinttausyritykset todennäköisesti kehittyvät tarjoamaan työkaluja tutkijoille ja siirtyvät lääketeollisuuden bioprinttaushoitojen toimittajiksi potilaille. Tämä puolestaan muuttaa täysin bioprinttaajien määrää ja, mikä tärkeämpää, kulutustarvikkeiden myyntimäärää kuukausittain.
Tämä on sama prosessi, joka tapahtui muille biolaboratoriolaitteiden valmistajille, mukaan lukien genomin sekvensointilaitteet PacBio (PACB) ja Illumina (ILMN), jotka lopulta saavat 80 % tuloistaan kulutustarvikkeiden toistuvista myynneistä.
2. Organovo
(ONVO )
Organovon oma teknologia käyttää 3D‑tulostettuja ihmiskudoksia jäljittelemään todellisten ihmiskudosten keskeisiä ominaisuuksia, kuten koostumusta, rakennetta, toimintaa ja sairautta.
Tätä käytettiin uusien terapeuttisen potentiaalin omaavien molekyylien löytämiseen. Vahvistamalla ensin potentiaaliset molekyylit 3D‑kudosmallissa, yritys toivoo vähentävänsä kliinisten kokeiden epäonnistumisriskiä realistisemman in‑vitro‑solumallin ansiosta ennen ihmiskokeita.
Organovon kehitysputki keskittyy tulehdukselliseen suolistosairauteen (IFD) ja maksakirroosiin, yksi ohjelma on kliinisessä vaiheessa 2/3 ja toinen vaiheessa 1. Vaiheen 2a POC‑tulokset odotetaan 2H 2025.
Lähde: Organovo
Yhdysvalloissa oli vuonna 2022 2,1 miljoonaa tapausta ja maailmanlaajuisesti 13 miljoonaa haavaista paksusuolta, IFD:n muoto, mikä edustaa $6,6 B markkinaa. Sen odotetaan kasvavan 6 % CAGR:lla vuoteen 2032 asti, $12 B markkinaan.
Koska Organovo käyttää realistista suoliston kudoksen simulointia, jossa on polarisoitunut epiteeli ja interstitiaalikerros, on todennäköistä, että heillä on hyvä in‑vitro‑representaatio siitä, miten heidän lääkkeensä vaikuttaa potilaaseen.
Lähde: Organovo
Tämä tekee Organovosta mielenkiintoisen osakkeen sijoittajille, jotka haluavat hyödyntää bioprinttauksen alkuaikoja ja sen käyttöä mallina biotekniikkayrityksille uusien hoitojen löytämisessä.
