Véget érőben vannak azok az idők, amikor fogaink pótlása több hetes procedúrával és esetenként több órás szenvedéssel jár. Az új módi szerint a hiányzó fog helyére tökéletesen illeszkedő „új” fogat a fogorvosi rendelőben, vagy egy erre specializálódott cégnél készítik el negyed óra alatt, miután a fogorvos egy háromdimenziós képet készítő CT segítségével felméri és rekonstruálja a sérült fogat.

Nem a jövőről, és nem is egy kísérleti eljárásról van szó, hanem egyre több helyen már mindennapi rutinról - mondja Dr. Nyitrai Miklós, a Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar (PTE ÁOK) Biofizika intézetének vezetője, a PTE 3D projektjének szakmai vezetője, hozzátéve, a 3D fogászat csak a kezdet.

Térdprotézis, pontosan ránk szabva

A fentebb vázolt munkamenet ráadásul nem csak a világ szerencsésebb részein működik: Magyarországon is egyre több helyen elérhető a 3D nyomtatás által segített fogászat, és a 3D nyomtatók árának folyamatos esése miatt a technológia gyorsan terjed. A fejlődés sebességére jól jellemző, hogy a holland Groningeni Egyetem kutatói a napokban olyan 3D fogpótlási technológiát jelentettek be, amely elpusztítja a szájban tenyésző kártékony baktériumokat is.

A 3D fogászat alapelve egyszerű. A modern képalkotó eljárások – CT, MR – segítségével készített felvételekből első körben egy három dimenziós kép készül, majd ebből építi fel a nyomtató a szükséges tárgyat, legyen szó egy ideiglenes protézisről, avagy egy teljes fogpótlásról. Az elkészült tárgy pontosan illeszkedik, nincs szükség hosszas és esetenként fájdalmas korrekciókra a fogorvosi székben.

A másik gyorsan fejlődő terület az ortopédia, ahol az alapelv ugyanaz, mint a fogászatban: a 3D nyomtatás lehetőséget ad, hogy az egyes szövetpótló protéziseket egyénre szabottan lehessen megtervezni és legyártani. A hagyományos protézisekkel szemben nagy előny, hogy a CT felvételek segítségével rekonstruált, majd kinyomtatott elemek tökéletesen illeszkednek a csontokhoz, ízületekhez, nincs szükség csavarokra, drótokra és maratoni hosszúságú műtétekre beillesztésükhöz. A 3D nyomtatás a hiányzó végtagok pótlásában is rengeteg újdonságot hozott, hiszen az ilyen módon tervezett és elkészített művégtagok ma már szintre minden olyanra képesek, mint az eredeti végtagok.

Robohand

A tervezett protézisműtétek mellett a 3D nyomtatásban rejlő lehetőségek ott mutatkoznak meg igazán, amikor az idő és a precizitás kritikus fontosságú. Így van ez például a balesetek során elszenvedett súlyos koponyasérülések esetén, ahol a korábbi eljárásoknál összehasonlíthatatlanul gyorsabban és pontosabban lehetséges a személyre szabott koponyapótlás megtervezése, majd elkészítése. Az új módszerek révén olyan szinten roncsolódott és deformálódott arcokat is helyre lehet állítani, amelyekre korábban esély sem mutatkozott.

3D tüdőszövetet hoztak létre Pécsen

Bár a jelenleg alkalmazott 3D nyomtatási technikák már forradalmasították az orvosi protéziseket és implantátumokat, az igazán nagy dobás az lehet, amikor élő emberi szövetet és egész szerveket lehet előállítani a technológia segítségével. Mindez a szakértők szerint pedig nem tudományos-fantasztikus fikció, hanem belátható időn belül megvalósuló innováció.

Ez a következő lépés, mondja a PTE ÁOK tanszékvezető professzora, Dr. Pongrácz Judit, aki kutatócsapatával 3D tüdőszövetet állított elő. A teljes szervek alkotóelemeiként szolgáló sejtek tenyésztése őssejtek segítségével már ma is működik, ám mindez csak a kezdet. Ahhoz, hogy valóban életképes szövetet lehessen előállítani, a sejteknek meghatározott térbeli módon kell egymáshoz kapcsolódniuk, nem beszélve arról, hogy többfajta sejttípusnak kell rétegződnie és kapcsolódnia, hiszen ahhoz, hogy egy szerv valóban éljen, szükség van a vér szállítására alkalmas érhálózatra is. A sejtek térbeli elrendeződésének elősegítéséhez egyfajta mesterséges vázra van szükség, és ezen a téren óriási jelentőségű a 3D nyomtatás.

3D-nyomtatott embrionális őssejtek

Dr. Will Shu / Biofabrication

„A technológiai korlátok leomlóban vannak” - fogalmaz a kutatások jelenlegi állásával kapcsolatban Pongrácz Judit, aki az elmúlt években tanúja volt több ,korábban megoldhatatlannak tűnő nehézség leküzdésének is. Az egyik legnagyobb probléma a sejtszám kérdése volt, hiszen a valóban funkcionális szövet előállításához óriási számú sejtre van szükség. Mindez szűk fél évtizeddel ezelőtt még az élő szövet előállításának legnagyobb gátja volt, mára azonban meghaladott probléma, a legújabb áttörés pedig a működő érhálózatok előállítása terén történt meg a közelmúltban. „Az egyes szervek részeinek előállítása ma már nem tudományos fikció, hanem realitás” – összegzi a szakember.

Komplett szervek előállítására azért még várnunk kell, de viszonylag egyszerűbbnek mondható szövetek, mind például bőr vagy csont és porc, már most is van példa. Ezek jelentősége is óriási, gondoljunk csak az égési sérülésekre. Az első sikeres szövetnyomtatások ráadásul az emberi test öngyógyító képességeit kutató regeneratív medicinának is új lökést adtak, teszi hozzá a PTE ÁOK professzora, hiszen ezeken lehet tesztelni és stimulálni az élő test saját regenerációs képességét. Mindez a bőrszövet esetében már működik, mégpedig nem csak a kutatólaborban.

Új szívet a polcról?

A továbblépéshez, azaz teljes emberi szervek előállításához megfelelő vázszerkezet szükséges, amelyekre a sejteket rá lehet ültetni – a teljes szerv a váz körül nő fel, beültethető formában. Jelenleg az erre a célra alkalmas vázszerkezetek előállításán dolgoznak rengeteg helyen a világon, és Pongrácz Judit szerint csak idő kérdése, hogy minden szervünkre kidolgozzák az ideális vázszerkezetet.

A szervbeültetéseknek ma két nagy korlátja létezik: egyrészt nem áll rendelkezésre megfelelő számú beültethető szerv, másrészt pedig folyamatosan fennáll az idegen szerv kilökődésének veszélye, hiába fejlődött már rengeteget ezen a téren az orvostudomány. A szervkészítés mindkét korlátot ledöntheti, hiszen saját szövetből lehetséges a személyre szabott szervek növesztése.

A szív (egyelőre nem működő) 3D-s nyomtatással készült modellje

TurboSquid

„Amennyiben például valaki tudja, hogy családjában magas a szívbetegségek aránya, és ezért szüksége lehet új szívre, úgy felkészülhet úgy erre az eshetőségre, hogy őssejtjeiből új szívet növesztet magának, amelyet aztán be lehet ültetni” – hoz példát a néhány évtizeden belül várható jövőre Pongrácz Judit. Ez persze akkor sem megy majd egyik napról a másikra, hiszen a szerv növesztése és a szívizom differenciálása ebben a szép új világban is nem kevés időt vesz majd igénybe.

Ha nem is az örök élet, de 120 év a cél

A 3D szövetek azonban már most is rengeteg mindenre használhatóak, a pécsi kutatók által előállított tüdőszövet például a tüdőrák kezelésében játszhat fontos szerepet. A világszerte rettegett, magyar viszonylatban pedig különösen sok életet követelő betegség gyógyszeres kezelését nagyon megnehezíti, hogy a kórnak rengeteg alfajtája létezik, a különböző daganattípusok pedig előszeretettel mutálódnak. A kezelések során épp ezért kritikus fontosságú időt vesztenek el az orvosok a megfelelő hatóanyag megtalálásával, és rengeteg esetben már késő van a hatékony terápiához – nem beszélve a kemoterápiás szerek által okozott durva mellékhatásokról.

A megoldás ebben az esetben is a személyre szabott orvoslás lehet, és itt is alkalmazható a pécsi fejlesztésű tüdőszövet, amely arra is lehetőséget nyújt, hogy a beteg tüdőszövetéből előállított mintán teszteljék az egyes gyógyszerek hatékonyságát, még a kemoterápia megkezdése előtt. A találmány már túl van a kísérleti fázison, jelen pillanatban  klinikai tesztelése folyik.

A világ számos pontján gőzerővel zajló kutatások odáig juthatnak, hogy testünk csereszabatossá válik, amelyben tetszés szerint lehet lecserélni az egyes szerveket, ám Pongrácz Judit másban bízik. A kutató szerint a szövetnyomtatásból szerzett tudás elvezethet ahhoz, hogy öngyógyító képességeink megismerése és kiaknázása révén saját magunkat gyógyíthatjuk. Mindez nem az örök életet jelenti, hiszen a biológia által belénk „írt” – a technológia által talán felülírható – élettartam 120 év, ám ezt a bő egy évszázadot teljes egészségben élhetnénk le.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.