CELLINK

1984. Et markant år for videnskaberne. Teknologigigiganter som Apple og Dell lancerer nye personlige computere. Biologien kom i aftennyhederne med Steen Malte Willadsen, der med succes klonede et får med kerneoverførsel. Og Tetris. Det var også året, hvor Charles Hull udviklede den første stereolitografimetode til at printe harpiks lag for lag. Det var året, hvor 3D-bioprinting blev født.

Første gennembrud inden for bioprinting

I 90’erne begyndte 3D-printing at omfatte printning af hydrogelbaserede materialer. I 1996 begyndte Dr. Gabor Forgacs at eksperimentere med at dyrke celler på et rumligt stillads, en tredimensionel struktur. Og det var ved årtusindskiftet, at det lykkedes professor Anthony Atala og hans team at dyrke verdens første kunstige blære og transplantere den til et barn. Det syntetiske organ blev skabt på en kollagenstruktur og tilsået med patientens egne vævsceller fra blæren. Patienten er stadig i live og sund og rask.

I 2003 modificerede Thomas Boland en inkjetprinter til kontorbrug, så den kunne udskrive biomateriale. Og et par år senere, i 2009, brød den samme Dr. Forgacs – som brugte rumlige stilladser til at dyrke celler – banebrydende vej ved at skabe en 3D-bioprinter, der var i stand til at udskrive levende celler uden brug af en struktur. Organovos bioprinter forstyrrede industrien, idet nye former for væv, f.eks. blodkar, kunne udskrives direkte uden først at bruge et cellestillads. Dette førte til flere bioprinting-gennembrud inden for vævsmanipulation og genskabelse af flere levende materialer som hud, brusk, lever- og karvæv samt hjerteklapper.

Nye bioprintere, der letter innovation

I 2015 var det CELLINK’s tur til at ryste branchen med sit gennembrud med universel bioink, som var den allerførste på markedet, der blev kommercialiseret. Desuden matchede CELLINK sin egen disruption med sin første prisbillige design-bioprinter af høj kvalitet, INKREDIBLE. Den kommercielle pneumatisk baserede ekstruderingsbioprinter blev et øjeblikkeligt hit og banede også vejen for flere typer bioprintere, der anvender andre 3D-printteknologier såsom lysbaseret print – stereolitografi (SLA) – , laserbaseret print og holografisk print.

Mere nylige gennembrud inden for bioprinting fortsætter med at udvide spektret af bioprinting-applikationer. 3D-bioprintede hornhinder blev med succes dyrket baseret på menneskelige celler i Det Forenede Kongerige. Et menneskehjerte i lille skala bestående af koronarblodkar og kamre som f.eks. forkamre og hjertekamre blev dyrket på grundlag af menneskeceller i Israel. Polen var fødestedet for verdens første bioniske bugspytkirtel med blodkar. Selv om det bioprintede væv ikke er en bugspytkirtel i fuld størrelse, indeholder det en del af dens funktionalitet, idet det udelukkende består af bugspytkirteløer, som er små strukturer i selve organet, der producerer insulin og glukagon. Dette er et stort fremskridt i behandlingen af diabetikere, som ikke er i stand til at producere deres eget insulin og derfor i øjeblikket er afhængige af injektioner. De trykte bugspytkirteløer er i øjeblikket ved at blive testet på svin.

Bioprinting på chips og i rummet

Der er også noget, der kaldes organ-on-a-chip (OOC). Og det ser omtrent lige så mærkeligt ud, som det lyder. Teknologien består af en lille plade med mikrohuller, som er forbundet med mikroriller eller kanaler. I en mere videnskabelig beskrivelse er det en 3D-mikrofluidisk cellekultur. Mikrofluidik er et område, hvor man studerer opførsel og manipulation af væsker i en meget lille skala, typisk fra mikroliter (10-6) til picoliter (10-12). Hver lille brønd på platformen indeholder vævsceller. Meget, meget små organstykker, f.eks. en del af et hjerte, en lever, en lunge, en nyre. Mediumkanalerne, der forbinder dem, er fyldt med gel og bærer celler. Ensemblet skal efterligne et organsystem eller et grundlæggende levende system, som lægemidler kan afprøves på.

Om at gå videre til mere ukendt territorium printer forskerne nu også organer i rummet, i det mobile minilaboratorium på den internationale rumstation. Hvorfor så langt? Den vægtløshed, der hersker i rummet, udgør en unik kulturbetingelse for vækst af menneskelige celler i tre dimensioner. På Jorden bliver strukturer printet lag for lag. I mikrogravitation, som både er afprøvet på Jorden og i rummet, har cellerne vist deres evne til at vokse rumligt på en ubegrænset måde og danne komplekse strukturer. Menneskelige stamceller dyrkes til at differentiere sig til krops- og bruskvæv samt til andre organvæv. I et månedslangt projekt på ISS håber forskerne også at kunne udskrive organoider, reagensglasversioner af mindre, mindre komplekse organer.

Historien om bioprinting er ikke lineær. 1984 var begyndelsen på et område, der er vokset og vil fortsætte med at divergere i flere grene ved hvert spørgsmål, hver med sine lovende, innovative anvendelser. Den sidste grænse? Lad os printe det og flyve videre.