בקרוב, הרופא שלך יכול להדפיס איבר אנושי על פי דרישה

בקומה השנייה במכון יער וואק לרפואה רגנרטיבית, לא הרחק מבנק המעלית, נמצא אוסף של הדפסים דהויים המתארים רגעים גדולים בהיסטוריה הרפואית. באחד, רוקח בבלי עתיק מחזיק בקבוקון תרופות. עוד מראה שהרופא היווני היפוקרטס נוטה לחולה במאה החמישית לפני הספירה. ההדפסים הושלכו לרופאים לפני כחצי מאה על ידי חברת התרופות פרקה-דייוויס, שהציגה אותם כסל גולת הכותרת ההיסטורי. אבל לא קשה לקרוא את נוכחותם ביער וואק, ביתם של אולי הריכוז הגדול ביותר של עתידנים רפואיים על פני כדור הארץ, כמו הבדיחה האולטימטיבית: האם אתה יכול להאמין כמה רחוק הגענו?

מהסיפור הזה

הדור חסר גיל

קנה

כשביקרתי במכון, בעיר הטבק העתיקה בצפון קרוליינה ווינסטון-סאלם, עברתי על פני מעבדות אווריריות בהן עובדי ציפוי לבן גלשו קדימה ואחורה על רצפת אריחים. בשולחן אחד, מסודרים כאילו לתערוכה אמנותית, היו מונחים גושי עכביש של עורקי כליה, המוצגים בגוונים של סגול ואינדיגו וסוכריות כותנה. במורד המסדרון מכפה זרמים חשמליים ספורדיים דרך שתי קבוצות של גידים שרירים, האחד נחתך מחולדה, והשני מהונדס מביו-חומרים ותאים.

חוקר בשם צעיר-ג'ון סיאול פגש אותי בפתח החדר בשם "ביו-טביעת ביוגרפיה". יאנג-ג'ון, צעיר שיער וחבוש משקפי ראווה מפלסטיק, גדל בדרום קוריאה והתאמן בהנדסת מכונות באוניברסיטה בפוהאנג. ב- Wake Forest, הוא חלק מקבוצה העובדת עם מדפסות הביו-ביו המותאמות אישית במעבדה, מכונות עוצמתיות הפועלות באופן דומה למדפסות תלת מימד סטנדרטיות: אובייקט נסרק או מתוכנן באמצעות תוכנת דוגמנות. נתונים אלה נשלחים לאחר מכן למדפסת, המשתמשת במזרקים כדי להניח מעילי חומר רצופים עד שיופיע אובייקט תלת מימדי. מדפסות תלת מימד מסורתיות נוטות לעבוד בפלסטיק או בשעווה. "מה שונה כאן, " אמר יאנג-ג'ון והניח את משקפי הראייה במעלה אפו, "הוא שיש לנו את היכולת להדפיס משהו שחי."

הוא החווה לעבר המכונה לימינו. זה דמה חולף לאחד מאותם משחקי טפרים שתמצאו בתחנות מנוחה בכבישים מהירים. המסגרת הייתה מתכת כבדה, הקירות שקופים. בפנים היו שש מזרקים מסודרים בשורה. האחת החזיקה בפלסטיק תואם ביולוגי שכאשר הוא מודפס, יווצר את המבנה המשתלב של פיגום - השלד, בעצם - של איבר אנושי מודפס או של חלק מגוף. את האחרים ניתן היה למלא בג'ל המכיל תאים אנושיים או חלבונים כדי לקדם את צמיחתם.

אטאלה נשען נגד מדגם ביו-תלת מימדי בנוי בהתאמה אישית. שבעים וארבעה אחוזים מהאמריקאים חושבים כי איברים מנועי ביו הם "שימוש מתאים" בטכנולוגיה. מספר המדפסות התלת-ממדיות המשמשות את המרכזים הרפואיים צפוי להכפיל את עצמו בחמש השנים הבאות. (ג'רמי מ. גדול) בעתיד מקווה המכון לנבוט את הפיגומים המיוצרים במדפסות כמו זו עם תאים חיים לייצור חלקי גוף מושתלים. (ג'רמי מ. גדול) במה שמכונה טכנולוגיית "גוף על שבב", החוקרים משתמשים בארבעה איברים הנדסיים במעבדה בהיקף קטן על שבבים אדומים המקושרים על ידי צינורות המפזרים תחליף דם, כדי לבדוק את השפעתם של מחוללי מחלה, תרופות וכימיקלים על גוף האדם. (ג'רמי מ. גדול) האוזן היא אחד המבנים הראשונים שהמעבדות ניסו לשלוט כאבן מדרכה לעבר מבנים מורכבים יותר. (ג'רמי מ. גדול) מדגם הביו-מימד התלת-ממדי שנבנה בהתאמה אישית עובד עם פלסטיק ביו-תואם ויוצר את המבנה המשתלשל של הפיגום. (ג'רמי מ. גדול) לב חזיר "רוח רפאים" שהופשט מתאי הרקמות שלו. יש חוקרים המקווים להשתיל איברים כאלה לאנשים לאחר שזרעו להם תאים אנושיים. (מכון לב טקסס) חוקרים במכון יער וואק לרפואה רגנרטיבית יוצרים פיגומים - שלדים, בעיקרם - לפנים תחתונות ולאוזן ימין. (ג'רמי מ. גדול) בסופו של דבר אובייקט שיוצר במדפסת תלת מימדית יהפוך לחלק גדול מגופו של המטופל כמו איבר שאליו נולד האדם. (ג'רמי מ. גדול) מכשיר שיום אחד עשוי לבחון תרופות המפיץ תחליף דם לאורגנואידים זעירים הגדלים במעבדה המחקים את תפקוד הלב, הכבד, הריאות וכלי הדם. (ג'רמי מ. גדול)

עם הדפסת הפיגום, מודפסים תאים מחולה המיועד אל תוך הפיגום; המבנה ממוקם בחממה; התאים מתרבים; ובעיקרון מושתל החפץ על המטופל או עליו. עם הזמן, העצם הופך לחלק גדול ככל האפשר מגופו של המטופל כמו האיברים שהוא נולד עימם. "בכל מקרה זו התקווה, " אמר יאנג-ג'ון.

יאון-ג'ון תיכנן את אחת המדפסות כדי להתחיל בתהליך יצירת הפיגום לאוזן אנושית, והחדר התמלא ברון אלקטרוני מנחם שנשבר רק בגלל התנשמות מדי פעם מהמדפסת - שחרור האוויר הדחוס ששמר עליו עובד. כשמציץ מבעד לארגז הזכוכית יכולתי לראות את הפיגום מתרחש בדרגות - קטן, עדין, דומה מאוד לאוזניים . מכיוון שהתהליך ייקח שעות להשלמתו, יאנג-ג'ון העביר לי גרסה מוגמרת לטפל. זה היה קל; זה נח על כף ידי כמו פרפר.

המבנה החיצוני של האוזן הוא אחד המבנים הראשונים שהמכון ביער וואק (ומרכזי מחקר אחרים) ניסה לשלוט בהם, כדרך מדרכה לעבר מבנים מורכבים יותר. אנשי Wake Forest השתילו על חיות מעבדה עור, אוזניים, עצמות ושרירים ביוגרפיות, שם הם צמחו בהצלחה לרקמות שמסביב.

לאוונגליסטים של הדפסת ביו, הגוברת - מספר המדפסות התלת-ממדיות שנשלחות למתקנים רפואיים צפוי להכפיל את עצמה בחמש השנים הבאות - הניסויים הם מבשר של עולם שרק עכשיו נכנס למוקד: עולם בו חולים הזמינו חלקי חילוף לגופם באותה דרך בה נהגו להזמין קרבורטור חלופי לשברולט שלהם.

"חשוב על זה כמו המודל של דל", אמר אנתוני אטאלה, אורולוג ילדים ומנהל המכון, והתייחס למודל היחסים המפורסם של חברת המחשבים "ישירה" בין הצרכן ליצרן. ישבנו במשרדו של אטאלה בקומה הרביעית במרכז המחקר. "היו לך חברות שקיימות כדי לעבד תאים, ליצור קונסטרוקציות, רקמות. המנתח שלך עשוי לקחת בדיקת CT ודגימה רקמה ולשלוח אותה לחברה זו, "אמר. כשבוע לאחר מכן, איבר יגיע למיכל סטרילי דרך FedEx, מוכן להשתלה. פרסטו, שינוי-o : קטע חדש ממני - מכם - עשוי לפי הזמנה.

"המעניין הוא שאין אתגרים כירורגיים אמיתיים, " אמרה אטאלה. "יש רק את המכשולים הטכנולוגיים שעליך להתגבר עליהם כדי לוודא שהרקמה המהונדסת מתפקדת נכון מלכתחילה."

אנחנו מתקרבים, עם איברים "פשוטים" כמו עור, האוזן החיצונית, קנה הנשימה כמו צינור. יחד עם זאת אטאלה לא יכולה שלא להסתכל על מה שעשוי לבוא הלאה. כשהוא הכי רזה שהוא אוהב, הוא אוהב לחזות בתעשייה ענקית של הדפסת ביו המסוגלת להוציא איברים גדולים ומורכבים שבלעדיהם הגוף לא ייכשל, כמו הכבד או הכליה. תעשייה שיכולה לבצע השתלות מסורתיות - עם זמני ההמתנה הארוכים שלהן, לעתים קרובות קטלניים והסיכון המתמיד לדחיית איברים - מיושנת לחלוטין.

זו תהיה מהפכה רפואית מלאה. זה ישנה הכל. ואם הוא צודק, Wake Forest, עם מדפסות הביו-ביו המדבקות והאוזניים הבשרניות והוורידים והעורקים הצבעוניים יכול להיות במקום בו הכל מתחיל.

הרעיון שחתיכה שבורה מאיתנו עשויה להיות מוחלפת ביצירה בריאה, או חתיכה ממישהו אחר, נמתחת מאות שנים אחורה. על פי החשד, קוסמאס ודמיאן, קדושי פטרונים של מנתחים, קשרו את רגלו של מור אתיופי שנפטר לאחרונה על רומי לבן במאה השלישית לספירה, נושא שתואר על ידי אמני רנסנס רבים. עד המאה העשרים, סוף סוף הרפואה החלה להדביק את הדמיון. בשנת 1905 חתך בהצלחה רופא העיניים אדוארד זירם בהצלחה קרנית מגורם של ילד בן 11 שנפצע והיגר אותה לגופתו של עובד חקלאי צ'כי בן 45, שעיניו נפגעו בזמן שהוא סגר סיד. עשור לאחר מכן, סר הרולד גיליס, המכונה לעיתים אב מייסד לניתוחים פלסטיים, ביצע השתלות עור על חיילים בריטים במהלך מלחמת העולם הראשונה.

אך ההשתלה המוצלחת הראשונה של איבר מרכזי - איבר חיוני לתפקוד אנושי - לא קרה עד שנת 1954, אז רונלד הריק, בן 23 ממסצ'וסטס, תרם את אחת הכליות הבריאות שלו לאחיו התאום, ריצ'רד, שסבל מנפרטיס כרונית. מכיוון שתאומי הריק הזהים חלקו את אותו ה- DNA, ג'וזף מוריי, מנתח בבית החולים פיטר בנט בריגהם (המכונה כיום בריגהם ונשים), היה משוכנע שמצא מסלול סיום סביב הבעיה של דחיית האיברים.

באוטוביוגרפיה שלו, " ניתוח הנשמה", נזכר מוריי ברגע הניצחון. "היה דומם קולקטיבי בחדר הניתוח כשהסרנו בעדינות את הכבדים מהכלי שצורף לאחרונה לכליות התורמת. עם שחזור זרימת הדם, הכליה החדשה של ריצ'רד החלה להתעלם ולהיות ורודה, "כתב. "היו חיוכים מסביב." עם הריקס, מוריי הוכיח נקודה חיונית בקוצר הראיה הביולוגי שלנו, תובנה שמניעה כל כך הרבה מהיינות הנדסה מתקדמת של ימינו: אין תחליף לשימוש בחומר הגנטי של המטופל עצמו.

ככל שהמדע הכירורגי השתפר יחד עם הטיפולים החיסוניים המאפשרים למטופלים לקבל איברים זרים, מה שנראה היה פעם חוץ מהישג ידם הפך למציאות. השתלת הלבלב הראשונה והמצליחה בוצעה בשנת 1966, השתלת הלב והכבד הראשונה בשנת 1967. עד 1984 עבר הקונגרס את חוק השתלת האיברים הלאומיים, אשר יצר מרשם ארצי להתאמת איברים וביקש להבטיח שהאיברים התורמים יופצו בצורה הוגנת . בבתי חולים ברחבי הארץ, הרופאים פרסמו את החדשות בעדינות ככל שיכלו - ההיצע פשוט לא עונה על הדרישה, תצטרכו להיתקע - ובמקרים רבים הם צפו כשהמטופלים מתו וחיכו ששמם יתקתק בראש הרשימה. הבעיה הבסיסית הזו לא נעלמה. לפי נתוני משרד הבריאות ושירותי אנוש, 21 אנשים מתים בכל יום במדינה זו לבדם ומחכים לאיבר. "בשבילי הדרישה לא הייתה דבר מופשט, " אמרה לי אטאלה לאחרונה. "זה היה מאוד אמיתי, זה היה קורע לב וזה הניע אותי. זה גרם לנו לגלות תיקונים חדשים. "

אטאלה, בן 57, רזה וכתף מעט, עם זעזוע שיער חום וחביבות קלה - הוא מעודד את כולם לקרוא לו טוני. יליד פרו וגדל בפלורידה, אטלה סיים את לימודי הרפואה והכשרה מיוחדת באורולוגיה באוניברסיטת לואיוויל. בשנת 1990 קיבל מלגה לשנתיים עם בית הספר לרפואה של הרווארד. (היום, ביער וואק, הוא עדיין חוסם לפחות יום בשבוע לראות חולים.) בהרווארד הצטרף לגל חדש של מדענים צעירים שהאמינו שפתרון אחד למחסור בתורם האיברים הוא היצירה, במעבדה, של חלקי חילוף.

בין הפרויקטים הגדולים הראשונים שלהם היה לנסות לגדל שלפוחית ​​השתן האנושית - איבר גדול יחסית, אך חלול, פשוט למדי בתפקודו. הוא השתמש במחט תפר כדי לתפור יחד פיגום מתכלה ביד. מאוחר יותר הוא לקח תאי שתן משלפוחית ​​השתן ושל דרכי השתן של חולה פוטנציאלי והכפיל אותם במעבדה, ואז יישם את התאים למבנה. "זה היה כמו לאפות עוגה בשכבה", אמרה לי אטאלה. "עשינו את זה שכבה אחת בכל פעם. ברגע שזרענו את כל התאים, החזרנו אותם לחממה, ונתנו לזה להתבשל. "תוך כמה שבועות, מה שהופיע היה כדור לבן קטן, לא כל כך שונה מהמראה האמיתי.

בין השנים 1999-2001, לאחר סדרת בדיקות על כלבים, הושתלו שלפוחית ​​השתן בגודל מותאם אישית לשבעה חולים צעירים הסובלים מספינה ביפידה, הפרעה מתישה שגרמה להיכשל שלפוחית ​​השתן שלהם. בשנת 2006, בעיתון שהוכרז הרבה בלנצ'ט, הודיעה אטאלה כי שבע שנים לאחר מכן, השלפוחיות בעלות ההנדסה הביולוגית עובדות טוב להפליא. זו הייתה הפעם הראשונה שהאברים הגדלים במעבדה הושתלו בהצלחה בבני אדם. "זהו צעד אחד קטן ביכולתנו להתקדם בהחלפת רקמות ואיברים פגומים, " אמר אטאלה בהודעה לעיתונות באותה העת, והדהד את דבריו של ניל ארמסטרונג. זו הייתה דוגמה מייצגת לאחת המתנות העיקריות של אטאלה. כמו שאמר לי דייוויד סקאדן, מנהל המרכז לרפואה רגנרטיבית בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס, ומנהל משותף של מכון תאי הגזע של הרווארד, אטאלה "תמיד היה בעל חזון. הוא תמיד היה נועז למדי ויעיל למדי ביכולתו למשוך תשומת לב למדע. "

שלפוחית ​​השתן הייתה אבן דרך חשובה, אך הם לא דורגו גבוה במיוחד מבחינת הביקוש של המטופלים. יתר על כן, תהליך האישור הרב-שלבי הנדרש על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקני להליכים מסוג זה יכול לקחת זמן. היום שלפוחית ​​השלפוחית ​​שאותה הנדסה אטאלה טרם קיבלה אישור לשימוש נרחב. "כשאתה חושב על רפואה מחודשת, אתה צריך לחשוב לא רק על מה שאפשר, אלא על מה שצריך", אמר לי אטאלה. "צריך לחשוב 'יש לי רק את זה הרבה זמן, אז מה הולך להשפיע הכי גדול שאפשר על החיים הכי רבים?'"

עבור אטאלה התשובה הייתה פשוטה. כשמונה מתוך עשרה חולים ברשימת ההשתלות זקוקים לכליה. על פי הערכה שנערכה לאחרונה, הם ממתינים ארבע וחצי שנים בממוצע לתורם, לרוב בכאבים עזים. אם אטאלה באמת הייתה רוצה לפתור את משבר מצוקת האיברים, לא היה שום דרך לעקוף אותו: הוא יצטרך להתמודד עם הכליה.

ממוצאו בראשית שנות השמונים, כשנתפס בעיקר ככלי תעשייתי לבניית אבות טיפוס, הדפסת תלת מימד הפכה לתעשייה של מיליארדי דולרים, עם מגוון הולך וגדל של יישומים פוטנציאליים, החל מנעלי מעצבים ועד כתרי שיניים. לתותחי פלסטיק ביתיים. (כיום, תוכלו להיכנס לחנות אלקטרוניקה ולרכוש מדפסת תלת מימדית ניידת בפחות מ- 500 $.) החוקר הרפואי הראשון שעשה את הקפיצה לחיים היה תומאס בולנד, אשר היה פרופסור להנדסת ביו-אוניברסיטה באוניברסיטת קלמסון ב- דרום קרוליינה הגישה בשנת 2003 בקשה לפטנט על מדפסת הזרקת דיו בהתאמה אישית המסוגלת להדפיס תאים אנושיים בתערובת ג'ל. עד מהרה, חוקרים כמו אטלה התעסקו בגרסאות שלהם למכונה.

עבור אטאלה, ההבטחה להדפסה ביולוגית קשורה להיקף. אף על פי שגדל בהצלחה איבר במעבדה והשתיל אותו לאדם, התהליך היה עתיר זמן להפליא, דיוק היה חסר, ההתרחבות הייתה נמוכה, והאפשרות לטעות אנושית אינה קיימת.

ביער וואק, שם אטלה הפך למנהל המייסד של המכון בשנת 2004, החל להתנסות בהדפסת עור, עצם, שריר, סחוס ולא פחות, מבני כליות. תוך מספר שנים הוא היה בטוח מספיק בהתקדמותו בכדי להשוויץ זאת. בשנת 2011 אטאלה העביר שיחת TED על עתידם של איברים מהנדסה ביו-אורגנית שנצפתה מאז יותר משני מיליון פעמים. כשהוא לבוש חאקי קפלים וחולצה מכופתרת עם פסים מפוספסים, דיבר על "משבר הבריאות הגדול" שהציגה מחסור האיברים, בין השאר כתוצאה מאורך החיים הארוך שלנו. הוא תיאר את האתגרים הרפואיים שכידוש חדשנות ועבודות מעבדה כלובות: סיכמו את מיטב החומרים הביומרטיים לשימוש בפיגומים, למד כיצד לגדל תאים ספציפיים לאיברים מחוץ לגוף האדם ולהחזיקם בחיים. (כמה תאים, הוא הסביר, כמו אלו של הלבלב והכבד, נותרו קשה לגידול בעקשנות.)

והוא דיבר על הדפסת ביו, הראה סרטון של כמה מהמדפסות שלו בעבודה במעבדה ואז חשף מדפסת שמאחוריו על הבמה, עסוקה בבניית חפץ כדורי ורדרד. לקראת סיום שיחתו הגיח אחד מעמיתיו עם כוס גדולה מלאה בנוזל ורוד.

בזמן שהקהל ישב בשתיקה, אטלה הושיט את ידו אל הכוס ושלף את מה שנראה כשעועית רזה, גדולה מדי. בתצוגה אדירה של ראווה, הוא החזיק את החפץ קדימה בידיו החפויות. "אתה באמת יכול לראות את הכליה כפי שהודפסה מוקדם יותר היום, " אמר. הקהל פרץ למחיאות כפיים ספונטניות. למחרת, ארגון החדשות החוטרות סוכנות הידיעות הצרפתית Agence France-Presse העיף במאמר שהפיץ באופן נרחב כי אטאלה הדפיס "כליות אמיתיות" על מכונה ש"מבטלת את הצורך בתורמים בכל מה שקשור להשתלת איברים. "

העתיד הגיע.

ואז זה לא היה.

למען האמת, מה שאטלה החזיקה על הבמה לא היה כליה אנושית עובדת. זה היה אינרטי, מודל מפורט במיוחד, טעם ממה שקיווה וחשב שהדפוס ביולוגי יביא יום אחד. אם צפית במצגת בקפידה, היית יכול לראות שאטלה מעולם לא הבטיח שמה שהוא מחזיק הוא אורגן עובד. ועדיין, המבקרים התנשאו על מה שהם ראו כתרגיל בדרגה גבוהה באפקטים מיוחדים.

בשנה שעברה נראה כי ג'ניפר לואיס, מדענת חומרים בהרווארד וחוקרת מובילה בתחום ההדפסות הביולוגית (המומחיות שלה היא רקמות הווסקולציה הנדסיות) ביקרה את אטאלה בראיון ל"ניו יורקר " . "חשבתי שזה מטעה", אמרה והתייחסה ל- TED Talk. "אנחנו לא רוצים לתת לאנשים ציפיות שווא וזה נותן לתחום שם רע."

בעקבות ה- TED Talk, פורסם ב- Wake Forest הודעה לעיתונות בה הדגיש כי ייקח זמן רב עד שתוכל לשווק כליה עם טביעות ביו. כששאלתי את אטאלה אם הוא למד משהו מהמחלוקת, הוא סירב להגיב על כך ישירות, והצביע במקום זאת מדוע הוא לא אוהב להטביע חותמת זמן על פרויקט מסוים. "אנחנו לא רוצים לתת לחולים תקווה כוזבת", הוא אמר לי.

הסרת האבק הייתה ממחישה יפה לאחד האתגרים המרכזיים שעומדים בפני החוקרים בכל תחום הרפואה ההתחדשות: אתה רוצה לעורר התלהבות מהאפשר, מכיוון שהתלהבות יכולה לתרגם לעיתונות, מימון ומשאבים. אתה רוצה לעורר את האנשים סביבך ואת הדור הבא של המדענים. אבל אתה לא רוצה לייצג באופן שגוי את מה שמציאותי בהישג יד.

וכשמדובר באיברים גדולים ומסובכים, לשדה עדיין יש דרך ללכת. שב עם עיפרון ופיסת נייר ובקושי יכולת לחלום על משהו מורכב יותר מבחינה ארכיטקטונית או פונקציונלית מהכליה האנושית. החלק הפנימי של האיבר בגודל האגרוף מורכב מרקמות מוצקות שנחצות במערכת כבישים מורכבת של כלי דם, הנמדדות בקוטר של 0.010 מילימטרים, וכמיליון פילטרים זעירים המכונים נפרונים, המעבירים נוזלים בריאים חזרה אל את זרימת הדם ובזבוז לשלפוחית ​​השתן בצורה של שתן. כדי להדפיס ביולוגית כליה, היית צריך להיות מסוגל לטפח ולהכניס לא רק תאי כליה ונפרונים מתפקדים, אתה צריך גם להיות שולט כיצד לאכלס את האיבר בכלי דם כדי לשמור על האיבר הניזון בדם ובחומרים המזינים. זה צריך. ואתה צריך לבנות את הכל מבפנים החוצה.

זו הסיבה שחוקרים רבים בוחנים אפשרויות שאינן כוללות הדפסת מבנים אלו מאפס, אלא במקום זאת מנסים להשתמש באלו שכבר תוכננו על ידי הטבע. במכון הלב של טקסס ביוסטון, דוריס טיילור, מנהלת תוכנית המחקר לרפואה מחודשת של המכון, עושה ניסויים בלבבות חזירים מפורק - איברים שהופשטו משרירים וכל שאר תאי הרקמה החיים באמבט כימי, והשאירו רק את בסיס מטריצת קולגן. איבר מפורק הוא חיוור ורוח רפאים - הוא דומה למקל זוהר שמנקז מהתמיסה שהפכה אותו פעם. אך באופן חיוני, התהליך מותיר את ארכיטקטורת הפנים של האיבר ללא פגע, כלי הדם והכל.

טיילור מקווה שיום אחד להשתמש בלבבות חזיר מפורק, המאוכלסים מחדש בתאים אנושיים, לצורך השתלה בחולים אנושיים. עד כה הצוות שלה הזריק את הלבבות לתאי שור חי והחדיר אותם לפרות, שם הם היכו בהצלחה וזרמו דם לצד לבם המקורי והבריא של הפרות. מבחינת טיילור, גישה זו מתערערת על האתגרים של מציאת דרכים להדפסה ברזולוציה הדקה להפליא שרשתות כלי הדם דורשות. "הטכנולוגיה תצטרך להשתפר מאוד לפני שנצליח להדפיס ביולוגית כליה או לב, ולהשיג לזה דם ולהשאיר אותו בחיים, " אומרת טיילור.

חוקרים ביער וואק מבצעים ניסויים גם באיברים המפורקים מבעלי חיים וצבועים אנושיים. אכן, אף כי אטאלה רואה את הכליה המחליפה כגביע הקדוש שלו, הוא לא מתיימר שבניית אחת תהיה דבר מלבד תהליך מצטבר, המתבצע מתוך זוויות שונות ומגוונות. אז בזמן שחוקרים במכון ובמקומות אחרים פועלים לשכלול הדפסת המבנה החיצוני והארכיטקטורה הפנימית של האיבר, הם גם מתנסים בדרכים שונות להדפיס ולגדל כלי דם. יחד עם זאת, הם מבצעים טכניקות חיזוק לעיבוד תאי הכליה החיים הנחוצים בכדי שהכול יעבוד, כולל פרויקט חדש להפצת תאי כליה שנלקחו מתוך ביופסיה של הרקמה הבריאה של המטופל.

כשדיברנו, אטלה הדגישה שמטרתו היא להפוך איבר גדול מתפקד, מהונדס, לאדם, הזקוק לו נואשות, בין אם אותו איבר היה מודפס ביולוגית ובין אם לא. "לא משנה מה הטכנולוגיה שתצטרך להגיע לשם, " אמר.

ובכל זאת הוא מיהר לציין כי הדרך בה אתה מגיע לשם אינה חשובה: בסופו של דבר, אתה רוצה להניח את התשתית לתעשייה שתבטיח שאיש לא יהיה - בין אם בעשורים הבאים או במאה ה -22, תלוי רמת האופטימיות שלך - תרצה אי פעם לאיבר מציל חיים. לשם כך, אינך יכול ללכת על זה ביד.

"תזדקק למכשיר שיכול ליצור שוב ושוב את אותו סוג של איבר", אמרה לי אטאלה. "ממש כמו שזה היה מיוצר במכונה."

באחר הצהריים עצרתי ליד שולחנו של ג'ון ג'קסון, פרופסור חבר במכון. ג'קסון, 63, הוא המטולוג ניסיוני במקצועו. הוא הגיע ליער וואק לפני ארבע שנים, והשווה את המעבר למכון, עם כל הטכנולוגיה של הדור הבא שלו, כ"חוזר לבית הספר שוב ושוב. "

ג'קסון מפקח על פיתוח מדפסת לתאי עור, המיועדת להדפיס מגוון של תאי עור חיים ישירות על מטופל. "תגיד שיש לך פגיעה בעור שלך, " הציע ג'קסון. "אתה סורק את הפצע הזה כדי לקבל את הגודל והצורה המדויקים של הפגם, ותקבל תמונה תלת ממדית של הפגם. לאחר מכן תוכל להדפיס את התאים "- שגדלים בהידרוג'ל -" בצורה המדויקת שאתה צריך כדי להתאים לפצע. "כרגע, המדפסת יכולה להניח רקמות בשתי שכבות העור העליונות, עמוק מספיק כדי לטפל - וכדי לרפא - רוב הפצעים שנשרפו. לאורך הקו, המעבדה מקווה להדפיס עמוק יותר מתחת לפני העור ולהדפיס שכבות עור מורכבות יותר, כולל רקמת שומן וזקיקי שיער מושרשים עמוקים.

ג'קסון העריך כי ניסויים קליניים עשויים להתחיל בחמש השנים הבאות, עד לקבלת אישור ה- FDA. בינתיים צוותו היה עסוק בבדיקת מדפסת העור על חזירים. הוא ביטל את הכרזה של פוסטר גדול, שחולק לפאנלים. הראשון היה תצלום מפורט של פצע מרובע, כארבעה סנטימטרים בצד אחד, שטכנאים חתכו על גבו של חזיר. (החזירים הונחו בהרדמה כללית.) באותו יום הדפיסו החוקרים תאים ישירות על הפצע, תהליך שארך כ- 30 דקות. בצילומים שלאחר ההדפסה ניתן היה להבין פערים בצבע ובמרקם: האזור היה אפור יותר ועמום יותר מבשר חזיר טבעי. אבל היה מעט דיבוב, לא היו רקמות צלקת מורמות או סוררות, ועם הזמן, הג'ל התמזג פחות או יותר בעור שמסביב.

מדפסת תאי העור היא אחד ממספר הפרויקטים הפעילים במכון שמקבל מימון ממשרד ההגנה האמריקני, כולל יוזמות התחדשות רקמות לפגיעות פנים ואיברי המין, ששניהם היו אנדמיים בקרב חיילים אמריקאים שנפצעו במלחמות האחרונות. בשנה שעברה הודיעו החוקרים בראשות אטאלה על השתלה מוצלחת של נרתיקים שהונדסו באמצעות תאי המטופלים שלהם בקרב ארבעה בני נוער הסובלים מהפרעת רבייה נדירה בשם תסמונת מאייר-רוקיטנסקי-קוסטר-האוזר. יער Wake בוחן גם פין גוויות וגדלים מפושטים במעבדה וסוגרים אנאליים על בעלי חיים, בתקווה להתחיל ניסויים בבני אדם בחמש השנים הבאות.

ה- Peripheral, הרומן החדש של העתידן וויליאם גיבסון, שטבע את המונח "מרחב סייבר" וחזה את רוב המהפכה הדיגיטלית, מתרחש בתקופה בה בני האדם מסוגלים "להפיץ" - בעיקר הדפס תלת ממדי - כל מה שהם צריכים : סמים, מחשבים, ביגוד. הם מוגבלים רק על ידי דמיונם. ובכל זאת כפוף לפוסטר של ג'קסון, מצאתי את עצמי חושב שאפילו גיבסון לא ניבא זאת: בשר חי, לפי דרישה.

ניגשתי למשרדה של אטאלה. אור השמש התנפץ על הרצפה וסט מדפי ספרים גבוהים, שהציגו תמונות של שני בניה הצעירים של אטאלה וכמה עותקים של ספר הלימוד שלו, עקרונות הרפואה ההתחדשות .

הוא היה בחדר הניתוח כל הבוקר (הוא גם יו"ר בית הספר לרפואה באורולוגיה) ולא ציפה לחזור הביתה עד מאוחר בערב, אבל הוא היה עליז ומפוצץ מרץ. שאלתי אותו אם הוא אי פעם שקל לוותר על העיסוק שלו ולהתמקד אך ורק במחקר.

הוא טלטל את ראשו. "בסוף היום נכנסתי לרפואה כדי לטפל בחולים, " הוא אמר. "אני אוהב לקיים יחסים כאלה עם משפחות וחולים. אך חשוב לא פחות, זה שומר עלי על קשר עם הצורך. כי אם אני רואה את הצורך הזה ממקור ראשון, אם אוכל לשים פרצופים לבעיה - ובכן, אני יודע שאמשיך לעבוד על זה, אמשיך לנסות להבין. "