برای اولین بار در جهان، گوش چاپ سه‌بعدی‌شده از سلول خود بیمار به او پیوند زده شد
شرکت بیوتکنولوژی 3DBio Therapeutics که در کویینز نیویورک قرار دارد، روز پنج‌شنبه اعلام کرد زنی ۲۰ ساله که با گوش راست کوچک و ناقص متولد شده بود، ایمپلنت گوش چاپ سه‌بعدی‌شده را دریافت کرد که از سلول‌های خودش ساخته شده بود. کارشناسان مستقل گفتند این پیوند که بخشی از کارآزمایی بالینی کاربرد موفق پزشکی از این فناوری است، پیشرفت خیره‌کننده‌ای در زمینه مهندسی بافت بود.
به‌گفته‌ی شرکت 3DBio Therapeutics، گوش جدید به شکلی چاپ شد که دقیقاً با گوش چپ بیمار مطابقت داشت. شرکت می‌گوید گوش جدید که در ماه مارس پیوند شد، بازتولید بافت غضروف را ادامه خواهد داد و ظاهر و حسی شبیه گوش طبیعی به آن خواهد داد.
آدام فاینبرگ، استاد مهندسی زیست‌پزشکی و علم و مهندسی مواد در دانشگاه کارنگی ملون این دستاورد را بسیار مهم خواند. او که به شرکت تری‌دی‌بایو وابسته نیست، هم‌بنیان‌گذار شرکت فلوییدفرم (FluidForm) است که شرکتی فعال درزمینه‌ی پزشکی ترمیمی است که از چاپ سه‌بعدی استفاده می‌کند. او گفت: «این دستاورد نشان می‌دهد این فناوری از مرحله «اگر» به مرحله «چه موقع» رسیده است.»
نتایج عمل جراحی ترمیمی بیمار در قالب اطلاعیه‌ی مطبوعاتی توسط تری‌دی‌بایو اعلام شد. شرکت به‌خاطر نگرانی‌های مرتبط با مالکیت این فرایند، جزئیات فنی آن را به صورت عمومی منتشر نکرده و این موضوع ارزیابی آن توسط کارشناسان خارجی را دشوارتر کرده است. آن‌ها می‌گویند سازمان‌های ناظر طرح کارآزمایی را بررسی کرده‌اند و استانداردهای تولید سختگیرانه‌ای را تعیین کرده‌اند و داده‌ها پس از تکمیل مطالعه در مجله پزشکی منتشر خواهد شد.
الکسا، بیمار، پیش از جراحی (سمت چپ) و ۳۰ روز پس از جراحی
کارآزمایی بالینی که شامل ۱۱ بیمار می‌شود، هنوز ادامه دارد و ممکن است پیوندها با شکست رو‌به‌رو شوند یا عوارض سلامتی پیش‌بینی‌نشده‌ای به همراه داشته باشند. اما پزشکان و مقامات شرکت گفتند، ازآنجا که سلول‌ها از بافت خود بیمار منشأ گرفته‌اند، گوش جدید احتمالاً توسط بدن او رد نخواهد شد.
موفقیت تری‌دی‌بایو یکی از چندین پیشرفت اخیر در تلاش برای بهبود پیوند اعضا و بافت است.
- برای اولین بار، قلب خوک به انسان پیوند زده شد
- تکنیک ذخیره‌سازی جدید، نگه‌داری و درمان کبدهای اهدایی را قبل از پیوند امکان‌پذیر می‌کند
در ماه ژانویه، جراحان در مریلند قلب خوکی را که ازنظر ژنتیکی اصلاح شده بود، به مرد ۵۷ ساله مبتلا به بیماری قلبی پیوند زدند و عمر او را دو ماه بیشتر کردند.
دانشمندان همچنین درحال ایجاد تکنیک‌هایی برای افزایش عمر اعضای اهدایی هستند به‌طوری‌که هدر نروند. پزشکان سوئیسی این هفته گزارش کردند بیماری که کبد انسانی را دریافت کرده بود که به مدت سه روز در خارج از بدن نگه‌داری شده بود، یک سال بعد هنوز سالم است.
به‌گفته‌ی سخنگوی شرکت United Therapeutics Corp که خوک‌های مهندسی‌شده را برای رویه قلب فراهم کرد، این شرکت همچنین درحال استفاده از چاپ سه‌بعدی برای تولید ریه‌هایی برای پیوند است.
گروهی از دانشمندان نیز در ماه سپتامبر گزارش کردند که شبکه‌ای از رگ‌های خونی را چاپ کرده‌اند که برای خون‌رسانی به بافت‌های پیوندی ضروری است.
دکتر آرتورو بونیلا، جراح ترمیم گوش کودکان در سن آنتونیو که عمل جراحی را انجام داد.
شرکت‌هایی قبلاً از فناوری چاپ سه‌بعدی برای تولید اندام‌های مصنوعی متناسب با بیمار ساخته‌شده از پلاستیک و فلزات سبک استفاده کرده‌اند؛ اما به‌نظر می‌رسد که ایمپلنت گوش که از توده کوچکی از سلول‌های برداشته‌شده از گوش ناقص بیمار ساخته شده است، اولین نمونه شناخته‌شده از ایمپلنت چاپ سه‌بعدی‌شده باشد که از بافت زنده ساخته می‌شود.
بیمار که اهل مکزیک است، مبتلا به میکروتیا است. میکروتیا نقصی مادرزادی است که موجب می‌شود قسمت خارجی گوش کوچک و بدشکل شود (این مسئله می‌تواند بر شنوایی نیز تأثیر بگذارد).
به‌گفته‌ی مدیران شرکت، با انجام پژوهش‌های بیشتر می‌توان از این فناوری برای ساخت بسیاری از قسمت‌های دیگر بدن ازقبیل دیسک‌های نخاعی، بینی، منیسک‌های زانو، کلاهک گرداننده (روتاتور کاف) و بافت‌های ترمیمی برای لامپکتومی استفاده کرد. آن‌ها می‌گویند، در آینده، چاپ سه‌بعدی حتی می‌تواند اعضای حیاتی پیچیده‌تری مانند کبد، کلیه‌ها و پانکراس را تولید کند.
دکتر آرتورو بونیلا، جراح ترمیم گوش کودکان در سن آنتونیو عمل جراحی بیمار مذکور را انجام داد. بودجه مورد نیاز برای انجام کارآزمایی توسط شرکت 3DBio Therapeutics تأمین شد، اما دکتر بونیلا هیچ سهم مالی در این شرکت ندارد. او گفت: «اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، روش انجام این کار متحول خواهد شد.»
جیمز ایتریدیس که سرپرست آزمایشگاه مهندسی زیستی ستون فقرات را در مدرسه پزشکی آیکان در مانت‌ساینای را برعهده دارد، گفت ایمپلنت‌های بافتی چاپ‌شده دیگری درحال توسعه هستند، اما او از محصول دیگری که در کارآزمایی بالینی درحال آزمایش باشد، بی‌اطلاع است. او گفت: «ایمپلنت سه‌بعدی گوش اثبات مفهومی برای ارزیابی زیست‌سازگاری، تطابق و حفظ شکل در افراد زنده است.» دکتر فاینبرگ از کارنگی ملون گفت: «با‌این‌حال، بخش خارجی گوشت زائده نسبتاً ساده‌ای است که بیشتر جنبه زیبایی دارد تا عملکردی.» او هشدار داد که مسیر حرکت به سمت اعضای پیچیده‌ای مانند کبد، کلیه و قلب هنوز طولانی است.
فرایند تولید چاپ سه‌بعدی، جسمی جامد و سه‌بعدی را از روی مدلی دیجیتال ایجاد می‌کند. این فناوری عموماً شامل چاپگری است که به کمک کامپیوتر کنترل می‌شود و مواد را به شکل لایه‌های نازکی روی هم قرار می‌دهد تا شکل دقیقی از جسم را تولید کند.
به‌گفته‌ی مدیران شرکت، ایمپلنت جدید گوش شرکت تری‌دی‌بایو چند فناوری اختصاصی را با هم تلفیق می‌کند و با روشی برای تبدیل نمونه کوچکی از سلول‌های بیمار به میلیاردها سلول آغاز می‌شود. چاپگر سه‌بعدی شرکت از جوهر زیستی مبتنی بر کلاژن استفاده می‌کند که در بدن خطری ندارد و مراحل کار در شرایط استریل انجام می‌شود.
یکی از کارکنان شرکت 3DBio Therapeutics در لانگ آیلند سیتی کویینز در اتاقی تمیز، مواد مغذی را روی نمونه ایمپلنت گوش به کار می‌برد.
کل فرایند پژوهش و تولید، زیر سقف ساختمان آجری جدید و ساده‌ای در کویینز انجام می‌شود که به اتاق‌های بهداشتی تمیز مجهز است و تکسین‌ها با لباس‌های محافظ مخصوص و ماسک کار می‌کنند. دانیل کوهن، مدیراجرایی و هم‌بنیان‌گذار تری‌دی‌بایو در جریان بازدیدی از این مرکز توضیح داد: «این کار با نمونه‌برداری از گوش بیمار شروع می‌شود و درنهایت یک گوش زنده تولید می‌کند.»
بیماری که گوش جدید را دریافت کرد، یکی از اولین افرادی بود که به‌عنوان بخشی از کارآزمایی بالینی تحت هدایت دکتر بونیلا پیوند موفقیت‌آمیزی داشت.
جراح کار خود را با برداشتن نیم گرم غضروف از بقایای گوش ناقص بیمار شروع کرد. او سپس آن را به همراه اسکن سه‌بعدی از گوش سالم بیمار از سن آنتونیو به ساختمان تری‌دی‌بایو در لانگ آیلند سیتی فرستاد. در این مرکز، کندروسیت‌های بیمار (سلول‌های مسئول تشکیل غضروف) از نمونه بافت جدا شدند و در محلولی اختصاصی از مواد مغذی رشد کردند و تکثیر شدند تا میلیاردها سلول حاصل شد.
به‌گفته‌ی ناتانیل بکریک، مدیر ارشد علمی شرکت، سلول‌های زنده با جوهر زیستی مبتنی بر کلاژن شرکت مخلوط شدند. کلاژن سپس با سرنگ به چاپگر زیستی سه‌بعدی تخصصی وارد شد. چاپگر مواد را از نازلی با جریان ثابت و نازک خارج می‌کرد تا شکل دوک‌مانند کوچکی را تولید کند که شبیه نمونه کوچکی از گوش سالم بیمار بود. کل فرایند چاپ کمتر از ده دقیقه طول کشید.
گوش چاپ‌شده سپس در پوشش محافظی از مواد زیست‌تجزیه‌پذیر قرار داده شد و شبانه و در ظرف خنکی برای دکتر بونیلا فرستاده شد. او سپس گوش را زیر پوست بیمار درست بالای استخوان فک او کاشت. وقتی پوست اطراف ایمپلنت سفت شد، شکل یک گوش ظاهر شد.
نمونه‌ای از ایمپلنت گوش ساخته‌شده توسط تری‌دی‌بایو
تقریباً ۱۵۰۰ نوزاد از نوزادانی که هر ساله در ایالات متحده به دنیا می‌آیند، دچار میکروتیا یا بیماری مرتبطی به نام آنوتیا هستند که در آن کل گوش خارجی وجود ندارد.
کارآزمایی بالینی تاکنون شامل ۱۱ داوطلب ۶ تا ۲۵ ساله بوده است که به مدت پنج سال برای ارزیابی ایمنی طولانی‌مدت و نتایج زیبایی‌شناختی تحت نظارت خواهند بود.
رویه کنونی مورد استفاده برای ترمیم میکروتیا به جراحی روی بیمار بستری‌شده برای برداشت غضروف از دنده‌های بیمار نیاز دارد که سپس به شکل تقریبی گوش درآورده می‌شود. این رویه اغلب درحالی‌که بیماران خردسال هستند، انجام می‌شود تا هنگام شروع مدرسه مورد تمسخر قرار نگیرند.
اما روش جدید را می‌توان در عرض چند ساعت و خارج از بیمارستان انجام داد. تری‌دی‌بایو مشخص نکرد که هزینه ایمپلنت چقدر است، اما سخنگوی شرکت گفت هزینه مطابق با استاندارد کنونی مراقبت خواهد بود. دکتر بونیلا گفت: «همیشه احساس می‌کردم کل دنیای میکروتیا منتظر یک فناوری است که در آن مجبور نباشیم سراغ قفسه سینه بیمار برویم و بیماران خیلی سریع بهبود پیدا کنند.»
الکسا که به دلیل نگرانی از حفط حریم خصوصی خود خواست که فقط با نام کوچکش شناسایی شود، گفت درمورد گوش جدید هیجان‌زده است، اگرچه گوش او هنوز با بانداژ پوشیده بود.
اگرچه بسیاری از کودکان مبتلا به میکروتیا توسط همسالان خود مورد تمسخر قرار می‌گیرند که می‌تواند به اضطراب، افسردگی و خصومت منجر شود، الکسا گفت تا زمان نوجوانی که نسبت به ظاهر خود آگاه‌تر شد، هرگز از این مسئله ناراحت نشده بود. او گفت: «در نوجوانی کمی بیشتر به تصویر خود اهمیت می‌دهید. برخی مردم با بی‌ملاحظگی چیزهایی می‌گفتند که مرا آزار می‌داد.»
الکسا گفت گوش راستش را به موهایش می‌پوشاند و بیشتر مردم حتی متوجه نمی‌شوند که او یک گوش ندارد. او اکنون منتظر است تا بتواند با داشتن گوش موهایش را به مدل‌های دیگری درآورد و بالا ببندد. او گفت: «فکر می‌کنم اعتماد به نفس من بالا خواهد رفت.»
