Di tingkat dua Institut Wake Forest untuk Perubatan Regeneratif, tidak jauh dari bank lif, adalah koleksi cetakan pudar yang menggambarkan detik-detik hebat dalam sejarah perubatan. Dalam satu, seorang ahli farmasi Babylon kuno memegang lebih tinggi botol botol ubat. Satu lagi menunjukkan doktor Yunani Hippocrates cenderung kepada seorang pesakit pada abad kelima SM. Cetakan telah dibeli kepada doktor setengah abad yang lalu oleh syarikat farmaseutikal Parke-Davis, yang disebut-sebut sebagai gulungan puncak sejarah. Tetapi tidak sukar untuk membaca kehadiran mereka di Wake Forest, rumah yang mungkin kepekatan terbesar futuris perubatan di planet ini, sebagai kegilaan utama: Bolehkah anda percaya sejauh mana kami datang?
Dari Kisah Ini
Generasi Ageless
BeliApabila saya melawat institut ini, di bandar tembikar North Carolina, Winston-Salem, saya melewati makmal yang lapang di mana kakitangan bersulam putih meluncur ke seberang lantai berjubin. Pada satu meja, diatur seolah-olah untuk pameran seni, meletakkan spidery casts urat ginjal, diberikan dalam warna violet dan indigo dan gula-gula kapas. Di bawah dewan, sebuah mesin menyerang arus elektrik sporadis melalui dua set tendon otot, satu potong dari tikus, yang lain yang dihasilkan dari biomaterial dan sel.
Seorang penyelidik bernama Young-Joon Seol bertemu dengan saya di pintu bilik yang bertanda "Bioprinting." Young-Joon, bertudung dan memakai cermin mata berbingkai plastik, dibesarkan di Korea Selatan dan dilatih dalam kejuruteraan mekanikal di sebuah universiti di Pohang. Di Wake Forest, dia adalah sebahagian daripada kumpulan yang bekerja dengan bioprinter yang dibina khas makmal, mesin berkuasa yang beroperasi dengan cara yang sama seperti pencetak standard 3-D: Objek diimbas atau direka menggunakan perisian pemodelan. Data itu kemudiannya dihantar ke pencetak, yang menggunakan jarum suntik untuk meletakkan mantel berturut-turut bahan sehingga objek tiga dimensi muncul. Pencetak 3-D tradisional cenderung untuk bekerja dalam plastik atau lilin. "Apa yang berbeza di sini, " kata Young-Joon, yang meniupkan cerminnya ke atas hidungnya, "adalah kita mempunyai keupayaan untuk mencetak sesuatu yang hidup."
Dia memberi isyarat pada mesin itu di sebelah kanannya. Ia mempunyai persamaan lulus dengan salah satu permainan cakar yang anda dapati di perhentian lebuh raya. Bingkai itu adalah logam berat, dindingnya telus. Di dalamnya terdapat enam jarum suntikan berturut-turut. Satu memegang plastik biokompatibel yang, apabila dicetak, akan membentuk struktur saling rangka perancah-rangka, pada asasnya-bahagian organ atau badan manusia yang dicetak. Yang lain boleh diisi dengan gel yang mengandungi sel manusia atau protein untuk mempromosikan pertumbuhan mereka.
Atala bersandar terhadap bioprinter 3-D yang direka khas. Tujuh puluh empat peratus rakyat Amerika berfikir bahawa organ-organ bioengineered adalah "penggunaan yang sesuai" teknologi. Bilangan pencetak 3-D yang digunakan oleh pusat perubatan dijangka berganda dalam tempoh lima tahun akan datang. (Jeremy M. Large) 
Pada masa akan datang, institut itu berharap dapat menanam perancah yang dibuat pada pencetak seperti ini dengan sel-sel hidup untuk menghasilkan bahagian-bahagian badan yang boleh dipindahkan. (Jeremy M. Large) 
Dalam teknologi yang disebut "badan pada cip", penyelidik menggunakan empat organ-jurutera berskala kecil skala kecil pada cip merah yang dihubungkan oleh tiub yang beredar pengganti darah, untuk menguji kesan patogen, ubat-ubatan dan bahan kimia pada tubuh manusia. (Jeremy M. Large) 
Telinga adalah salah satu struktur pertama yang makmal telah cuba menguasai sebagai batu loncatan ke arah yang lebih rumit. (Jeremy M. Large) 
Bioprinter 3-D yang dibina khas bekerja dengan plastik biokompatibel untuk membentuk struktur interlocking perancah. (Jeremy M. Large) 
Hantu "hantu" hati dilucutkan sel-sel tisu. Sesetengah penyelidik berharap untuk memindahkan organ-organ tersebut kepada orang selepas membenamkannya dengan sel-sel manusia. (Institut Jantung Texas) 
Penyelidik di Institut Wake Forest untuk Perubatan Regeneratif membuat perancah-rangka, pada asasnya-untuk muka yang lebih rendah dan telinga kanan. (Jeremy M. Large) 
Akhirnya objek yang dibuat pada pencetak 3-D akan menjadi sebahagian daripada tubuh pesakit sebagai organ yang dilahirkan oleh orang itu. (Jeremy M. Large) 
Peranti yang boleh menguji ubat satu hari akan mengeluarkan pengganti darah kepada organoid kecil yang meniru fungsi jantung, hati, paru-paru dan saluran darah. (Jeremy M. Large) Oleh kerana perancah sedang dicetak, sel-sel dari pesakit yang dimaksudkan dicetak ke dalam, dan masuk, perancah; struktur diletakkan dalam inkubator; sel-sel membiak; dan pada dasarnya objek ditanamkan ke, atau ke, pesakit. Dalam masa, objek menjadi sebahagian daripada tubuh pesakit sebagai organ yang dilahirkannya. "Itulah harapan, " kata Young-Joon.
Young-Joon telah memprogramkan salah seorang pencetak untuk memulakan proses penciptaan perancah untuk telinga manusia, dan bilik yang penuh dengan thrum elektronik yang selesa hanya dipatahkan oleh sesekali dari pencetak-pembebasan udara termampat yang menyimpannya bekerja. Mengintip melalui kaca kaca, saya dapat melihat perancah yang timbul dengan darjah kecil, halus, sangat telinga . Kerana prosesnya akan mengambil masa berjam-jam untuk menyelesaikan, Young-Joon menyerahkan saya satu versi selesai untuk dikendalikan. Ia adalah cahaya; ia beristirahat di telapak tangan saya seperti rama-rama.
Struktur luar telinga adalah salah satu struktur pertama yang institut di Wake Forest (dan pusat penyelidikan lain) telah berusaha menguasai, sebagai batu loncatan ke arah yang lebih rumit. Kakitangan Wake Forest telah menanamkan kulit, telinga, tulang, dan otot bioprint pada haiwan makmal, di mana mereka berjaya berkembang ke tisu sekitarnya.
Bagi para penginjil bioprinting, yang semakin meningkat - bilangan pencetak 3-D yang dihantar ke kemudahan perubatan dijangka berganda dalam lima tahun akan datang-percubaan itu adalah peranan dunia yang kini hanya menjadi tumpuan: dunia di mana pesakit memerintahkan bahagian pengganti untuk badan mereka dengan cara yang sama mereka digunakan untuk memerintahkan karburetor gantian untuk Chevy mereka.
"Fikirkanlah seperti model Dell, " kata Anthony Atala, seorang pakar urologi pediatrik dan pengarah institut, merujuk kepada model hubungan langsung "syarikat" yang terkenal di antara pengguna dan pengilang. Kami duduk di pejabat Atala di tingkat keempat pusat penyelidikan. "Anda akan mempunyai syarikat yang wujud untuk memproses sel-sel, membuat pembinaan, tisu. Pakar bedah anda mungkin mengambil imbasan CT dan sampel tisu dan menghantarnya ke syarikat itu, "katanya. Seminggu atau lebih kemudian, organ akan tiba di bekas steril melalui FedEx, bersedia untuk implantasi. Presto, perubahan-o : Sekeping baru yang saya buat untuk memerintahkan.
"Apa yang menarik ialah tidak ada cabaran pembedahan yang sebenar, " kata Atala. "Hanya terdapat halangan teknologi yang perlu anda selesaikan untuk memastikan tisu kejuruteraan berfungsi dengan betul di tempat pertama."
Kami semakin dekat, dengan organ "mudah" seperti kulit, telinga luaran, trakea seperti tiub. Pada masa yang sama, Atala tidak boleh membantu tetapi melihat apa yang mungkin akan datang. Pada masa yang paling bijak, beliau suka membayangkan industri bioprinting yang besar yang mampu merangkak organ-organ besar dan kompleks tanpa badan itu akan gagal, seperti hati atau buah pinggang. Industri yang boleh membuat transplantasi tradisional-dengan masa menunggu yang lama, yang membawa maut dan risiko penolakan organ yang ada sekarang-sama sekali tidak usang.
Ia akan menjadi revolusi perubatan penuh. Ia akan mengubah segala-galanya. Dan jika dia betul, Wake Forest, dengan bioprinters yang menonjol dan telinga yang berisi dan pembuluh darah dan arteri yang berwarna-warni, boleh di mana semuanya bermula.
Idea bahawa sekeping patah diri kita dapat diganti dengan sekeping yang sihat, atau sekeping dari orang lain, membentangkan abad lamanya. Cosmas dan Damian, ahli sihir ahli bedah pakar bedah, didakwa telah melampirkan kaki seorang Moor Ethiopia yang baru-baru ini meninggal ke Roman putih pada abad ketiga AD, satu subjek yang digambarkan oleh banyak artis Renaisans. Menjelang abad ke-20, ubat telah akhirnya mula mengejar imaginasi. Pada tahun 1905, pakar pergigian Eduard Zirm berjaya memotong kornea dari budak lelaki berusia 11 tahun yang cedera dan berhijrah ke dalam badan seorang pekerja ladang Czech berusia 45 tahun yang mata telah rosak ketika dia sedang menggosok kapur. Sepuluh tahun kemudian, Sir Harold Gillies, kadang-kadang dipanggil bapa pengasas pembedahan plastik, melakukan keruntuhan kulit pada tentera British semasa Perang Dunia I.
Tetapi pemindahan pertama yang berjaya organ utama-organ yang penting untuk fungsi manusia-tidak berlaku sehingga 1954, ketika Ronald Herrick, berusia 23 tahun dari Massachusetts, menyumbangkan salah satu buah pinggang yang sihat kepada adik kembarnya, Richard, yang menderita nefritis kronik. Kerana kembar Herrick yang sama berkongsi DNA yang sama, Joseph Murray, seorang pakar bedah di Hospital Peter Bent Brigham (hari ini dikenali sebagai Brigham dan Wanita), yakin dia akan mendapat masalah akhir mengenai masalah penolakan organ.
Dalam autobiografinya, Pembedahan Jiwa, Murray teringat saat kemenangan. "Terdapat kerap kolektif di dalam bilik operasi ketika kami perlahan mengeluarkan pengapit dari kapal yang baru dilekatkan pada buah pinggang penderma. Apabila aliran darah dipulihkan, buah pinggang baru Richard mula menjadi bergetar dan menjadi merah jambu, "tulisnya. Dengan adanya Herricks, Murray telah membuktikan satu titik penting mengenai miopia biologi kami, satu pandangan yang memacu banyak bioengineering terkini: Tidak ada pengganti untuk menggunakan bahan genetik pesakit sendiri.
Sebagai sains pembedahan diperbaiki bersama-sama dengan rawatan imunosupresif yang membolehkan pesakit menerima organ-organ asing, apa yang seolah-olah semua tetapi out-of-reach menjadi realiti. Transplantasi pankreas yang pertama berjaya dilakukan pada tahun 1966, pemindahan jantung dan hati pertama pada tahun 1967. Menjelang tahun 1984, Kongres telah meluluskan Akta Transplantasi Badan Kebangsaan, yang mencipta pendaftaran kebangsaan untuk pencocokan organ dan berusaha untuk memastikan bahawa organ donor sedang diagihkan dengan cukup . Di hospital-hospital di seluruh negara, para doktor memecahkan berita dengan perlahan-lahan seperti yang mereka dapat . - Pembekalan semata-mata tidak memenuhi permintaan, anda perlu bergantung dan dalam banyak kes, mereka melihat ketika pesakit meninggal dunia menunggu nama mereka untuk menandai teratas senarai. Masalah asas ini tidak hilang. Menurut Jabatan Kesihatan Amerika Syarikat & Perkhidmatan Manusia, 21 orang mati setiap hari di negara ini sahaja menunggu organ. "Bagi saya, permintaan itu bukan perkara abstrak, " kata Atala kepada saya baru-baru ini. "Ia sangat nyata, ia menyayat hati, dan ia mendorong saya. Ia mendorong kita semua untuk mencari perbaikan baru. "
Atala, yang berusia 57 tahun, nipis dan sedikit bungkuk, dengan kejutan rambut coklat dan kesopanan mudah-dia menggalakkan semua orang memanggilnya Tony. Dilahirkan di Peru dan dibesarkan di Florida, Atala memperoleh MD dan latihan khusus dalam urologi di University of Louisville. Pada tahun 1990, beliau mendapat persahabatan selama dua tahun dengan Sekolah Perubatan Harvard. (Hari ini, di Wake Forest, dia masih menghalang sekurang-kurangnya satu hari seminggu untuk melihat pesakit.) Di Harvard, beliau menyertai gelombang baru saintis muda yang percaya satu penyelesaian kepada kekurangan organ donor mungkin penciptaan, di makmal, bahagian gantian.
Di antara projek besar pertama mereka adalah untuk cuba mengembangkan pundi kencing manusia-organ yang agak besar, tetapi yang berongga, cukup mudah dalam fungsinya. Dia menggunakan jarum suturing untuk menyusun bersama perancah biodegradable dengan tangan. Kemudian, dia mengambil sel-sel urotel dari saluran pundi kencing dan saluran kencing pesakit yang berpotensi dan mengalikannya dalam makmal, kemudian ia menggunakan sel-sel ke dalam struktur. "Ia seperti membakar kek lapis, " kata Atala kepada saya. "Kami melakukannya satu lapisan pada satu masa. Dan apabila kita mempunyai semua sel yang dipilih, kita kemudian meletakkannya kembali ke dalam inkubator, dan kita membiarkannya masak. "Dalam beberapa minggu, apa yang muncul adalah bola putih yang kecil, tidak begitu berbeza dari yang sebenar.
Antara tahun 1999 dan 2001, selepas beberapa ujian terhadap anjing, pesakit kura-kura telah ditransplantasikan kepada tujuh pesakit muda yang mengidap spina bifida, gangguan yang melemahkan yang menyebabkan pundi kencing mereka gagal. Pada tahun 2006, dalam kertas yang dilahirkan di Lancet, Atala mengumumkan bahawa, selama tujuh tahun, pundi kencing bioengineering bekerja dengan sangat baik. Ini adalah kali pertama organ-organ makmal telah berjaya dipindahkan ke manusia. "Ini adalah satu langkah kecil dalam keupayaan kami untuk maju ke depan untuk menggantikan tisu dan organ yang rosak, " kata Atala dalam kenyataan akhbar pada masa itu, mengulangi kata-kata Neil Armstrong. Ia merupakan contoh perwakilan dari salah satu hadiah utama Atala. Sebagai David Scadden, pengarah Pusat Perubatan Regeneratif di Massachusetts General Hospital dan pengarah bersama Institut Harimau Stem Cell, memberitahu saya, Atala telah "sentiasa menjadi seorang yang berwawasan. Dia sentiasa agak berani, dan cukup berkesan dalam keupayaannya untuk menarik perhatian kepada sains. "
Pundi kencing merupakan peristiwa penting, tetapi mereka tidak mendapat kedudukan yang sangat tinggi dari segi permintaan pesakit. Selain itu, proses kelulusan peringkat pelbagai yang diperlukan oleh Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS untuk prosedur sedemikian boleh mengambil masa. Hari ini, rekabentuk pundi kencing Atala yang direka bentuk masih belum mendapat kelulusan untuk digunakan secara meluas. "Apabila anda berfikir mengenai ubat regeneratif, anda perlu berfikir bukan hanya tentang apa yang mungkin, tetapi apa yang diperlukan, " kata Atala kepada saya. "Anda perlu berfikir, 'Saya hanya mempunyai banyak masa ini, jadi apa yang akan memberi kesan yang paling besar kepada kehidupan yang paling?'"
Untuk Atala, jawapannya mudah. Kira-kira lapan daripada sepuluh pesakit dalam senarai pemindahan memerlukan buah pinggang. Mengikut anggaran baru-baru ini, mereka menunggu purata empat setengah tahun untuk penderma, selalunya dalam kesakitan yang serius. Sekiranya Atala benar-benar mahu menyelesaikan krisis kekurangan organ, tidak ada jalan keluar: Dia mesti berurusan dengan buah pinggang.
Dari asal-usulnya pada awal tahun 1980-an, apabila dilihat sebagai alat perindustrian untuk membina prototaip, percetakan 3-D telah berkembang menjadi industri bernilai berjuta-juta dolar, dengan pelbagai aplikasi berpotensi, dari kasut berjenama hingga mahkota pergigian kepada senjata plastik buatan sendiri. (Hari ini, anda boleh pergi ke kedai elektronik dan membeli pencetak 3-D mudah alih untuk kurang daripada $ 500.) Penyelidik perubatan pertama untuk membuat lompatan kepada bahan hidup adalah Thomas Boland yang, ketika seorang profesor bioengineering di Clemson University, South Carolina, pada tahun 2003 memfailkan paten pada pencetak inkjet tersuai yang mampu mencetak sel manusia dalam campuran gel. Tidak lama kemudian, para penyelidik seperti Atala tinkering dengan versi mesin mereka sendiri.
Untuk Atala, janji bioprinting mempunyai segala-galanya dengan skala. Walaupun dia berjaya menanam organ dalam makmal dan memindahkannya ke dalam manusia, prosesnya adalah sangat intensif, ketepatan kurang, reproduktifitas rendah, dan kemungkinan kesilapan manusia di mana-mana.
Di Wake Forest, di mana Atala menjadi pengarah pengasas institut pada tahun 2004, dia mula bereksperimen dengan mencetak kulit, tulang, otot, tulang rawan dan, paling tidak, struktur ginjal. Dalam beberapa tahun dia yakin cukup dalam kemajuannya untuk menunjukkannya. Pada tahun 2011, Atala memberikan TED Talk mengenai masa depan organ bioengineered yang sejak itu telah dilihat lebih daripada dua juta kali. Memakai khakis berlipat dan kemeja baju bawah berjalur yang licin, dia bercakap tentang "krisis kesihatan utama" yang dibentangkan oleh kekurangan organ, sebahagiannya akibat daripada jangka hayat yang lebih lama. Dia menyifatkan cabaran perubatan inovasi dan kerja makmal yang telah ditaklukkan secara serentak: mencipta biomaterial terbaik untuk digunakan dalam perancah, belajar bagaimana mengembangkan sel-sel khusus organ di luar tubuh manusia dan menjaga mereka hidup. (Sesetengah sel, dia menjelaskan, seperti pankreas dan hati, tetap sukar untuk berkembang.)
Dan dia bercakap mengenai bioprinting, menunjukkan video beberapa pencetaknya di tempat kerja di makmal dan kemudian mendedahkan pencetak di belakangnya di atas panggung, sibuk membina objek sfera merah jambu. Menjelang akhir ceramahnya, salah seorang rakannya muncul dengan seorang tukang roti yang penuh dengan cecair merah jambu.
Ketika orang ramai duduk diam, Atala masuk ke dalam bikar dan mengeluarkan apa yang kelihatan menjadi kacang yang berlendir. Dalam paparan keterampilan yang bijak, dia memegang objek ke hadapan dalam tangannya. "Anda sebenarnya boleh melihat buah pinggang seperti yang dicetak awal hari ini, " katanya. Orang ramai pecah menjadi tepukan spontan. Keesokan harinya, organisasi berita dawai Agence France-Presse menyampaikan artikel yang disebarkan secara luas bahawa Atala telah mencetak "buah pinggang sebenar" pada mesin yang "menghilangkan keperluan penderma ketika datang ke transplantasi organ."
Masa depan akan datang.
Dan kemudian ia tidak.
Malah, apa yang dilakukan Atala di atas panggung bukanlah buah pinggang manusia yang berfungsi. Ia adalah lengai, model yang sangat terperinci, rasa apa yang dia harapkan dan mengira bioprinting akan membawa satu hari. Jika anda menyaksikan persembahan dengan teliti, anda dapat melihat bahawa Atala tidak pernah berjanji bahawa apa yang dipegangnya adalah organ kerja. Namun, pengkritik mengkritik apa yang mereka lihat sebagai latihan kelas tinggi dalam kesan khas.
Tahun lepas, Jennifer Lewis, seorang saintis bahan di Harvard dan seorang penyelidik terkemuka dalam bioprinting (khususnya adalah tisu vascularized kejuruteraan) seolah mengkritik Atala dalam temu bual dengan New Yorker . "Saya fikir ia menyesatkan, " katanya, merujuk kepada TED Talk. "Kami tidak mahu memberikan jangkaan palsu kepada orang ramai, dan ia memberikan nama yang buruk."
Selepas kejadian TED Talk, Wake Forest mengeluarkan kenyataan akhbar yang menekankan bahawa ia akan menjadi masa yang lama sebelum buah pinggang bioprint boleh datang ke pasaran. Apabila saya bertanya kepada Atala sama ada dia telah belajar apa-apa dari kontroversi, dia enggan mengulas secara langsung, menunjuk kepada mengapa dia tidak suka meletakkan setem masa pada mana-mana projek tertentu. "Kami tidak mahu memberi pesakit harapan palsu, " katanya kepada saya.
Debu itu menggambarkan dengan jelas satu daripada cabaran utama yang dihadapi oleh para penyelidik di seluruh bidang ubat regeneratif: Anda ingin menyemarakkan semangat tentang apa yang mungkin, kerana semangat dapat diterjemahkan ke akhbar, pembiayaan dan sumber. Anda ingin memberi inspirasi kepada orang-orang di sekeliling anda dan generasi saintis yang akan datang. Tetapi anda tidak mahu salah menafsirkan apa yang realistik dalam jangkauannya.
Dan apabila ia datang kepada organ yang besar, rumit, padang masih mempunyai cara untuk pergi. Duduk dengan pensil dan sekeping kertas dan anda tidak dapat memimpikan sesuatu yang lebih kompleks atau berfungsi secara kompleks daripada buah pinggang manusia. Bahagian organ kepalanya terdiri daripada tisu pepejal yang dilalui oleh sistem lebuhraya saluran darah yang rumit, yang mengukur sedikitnya 0.010 milimeter, dan kira-kira sejuta penapis kecil yang dikenali sebagai nefrons, yang menghantar cecair yang sihat kembali ke dalam aliran darah dan membuang ke pundi kencing dalam bentuk air kencing. Untuk bioprinti buah pinggang, anda perlu memupuk dan memperkenalkan bukan sahaja berfungsi dengan sel-sel ginjal dan nefrons, anda juga perlu menguasai bagaimana untuk mengisi organ dengan vasculature untuk memastikan organ yang diberi makan dengan darah dan nutrien ia perlu. Dan anda perlu membina semuanya dari dalam ke luar.
Itulah sebabnya mengapa banyak penyelidik sedang mencari pilihan yang tidak termasuk mencetak struktur tersebut dari awal tetapi cuba menggunakan mereka yang telah direka bentuk secara semula jadi. Di Texas Heart Institute, di Houston, Doris Taylor, pengarah program penyelidikan ubat regeneratif institut, sedang bereksperimen dengan organ-organ hati babi yang telah dilucutkan yang telah dilucutkan otot dan sel-sel tisu hidup lain dalam mandi kimia, hanya meninggalkan matriks kolagen yang mendasari. Organ yang dihilangkan pucat dan hantu-ia menyerupai batang cahaya yang disalirkan dari larutan yang pernah menjadikannya bersinar. Tetapi terpenting, proses ini meninggalkan seni bina dalaman organ utuh, vasculature dan semua.
Taylor berharap satu hari untuk menggunakan hati babi yang sudah mati, diganti dengan sel manusia, untuk pemindahan pesakit manusia. Setakat ini, pasukannya telah menyuntikkan hati dengan sel-sel lembu hidup dan memasukkannya ke dalam lembu, di mana mereka berjaya mengalahkan dan mengepam darah di samping hati yang asli dan sihat. Untuk Taylor, pendekatan ini merangkumi cabaran mencari cara untuk mencetak pada resolusi yang sangat baik yang diperlukan oleh rangkaian vaskular. "Teknologi ini perlu memperbaikinya sebelum kami boleh bioprintkan buah pinggang atau jantung, dan mendapatkan darah, dan terus hidup, " kata Taylor.
Penyelidik di Wake Forest juga bereksperimen dengan organ-organ yang tidak disembuhkan daripada mayat haiwan dan manusia. Sesungguhnya, walaupun Atala melihat buah pinggang pengganti sebagai Grail Kudusnya, dia tidak berpura-pura membina sesuatu yang akan menjadi satu-satunya tetapi proses tambahan, dilakukan dari pelbagai sudut. Oleh itu, semasa penyelidik di institut dan di tempat lain bekerja untuk memperbaiki pencetakan struktur luaran dan seni bina dalaman, mereka juga bereksperimen dengan cara yang berbeza untuk mencetak dan mengembangkan saluran darah. Pada masa yang sama, mereka mengasah teknik untuk memupuk sel-sel ginjal yang diperlukan untuk membuatnya berfungsi, termasuk projek baru untuk menyebarkan sel-sel buah pinggang yang diambil dari biopsi tisu sihat.
Apabila kita bercakap, Atala menekankan bahawa matlamatnya adalah untuk mendapatkan fungsi, kejuruteraan organ besar menjadi manusia yang sangat memerlukannya, sama ada organ itu bioprinted atau tidak. "Apa pun teknologi yang diperlukan untuk ke sana, " katanya.
Tetapi dia cepat-cepat menunjukkan bahawa cara anda ke sana tidak penting: Akhirnya, anda ingin meletakkan asas bagi industri yang akan memastikan bahawa tiada siapa-sama ada dalam dekad yang akan datang atau pada abad ke-22, bergantung kepada tahap keyakinan anda-akan pernah mahu untuk organ menyelamatkan nyawa lagi. Untuk melakukan itu, anda tidak boleh melakukannya dengan tangan.
"Anda memerlukan peranti yang dapat mencipta masa dan waktu organ yang sama sekali lagi, " kata Atala kepada saya. "Sama seperti mesin dibuat."
Suatu petang, saya berhenti di meja John Jackson, seorang profesor di institut. Jackson, 63, adalah ahli hematologi eksperimen dengan perdagangan. Dia datang ke Wake Forest empat tahun yang lalu, dan menyamakan langkahnya ke institut, dengan semua teknologi generasi akan datang, sebagai "kembali ke sekolah sekali lagi."
Jackson mengawasi perkembangan pencetak sel kulit, yang direka untuk mencetak sel-sel kulit hidup langsung ke pesakit. "Katakan anda mempunyai kecederaan pada kulit anda, " kata Jackson. "Anda akan mengimbas luka untuk mendapatkan saiz dan bentuk cacat tepat, dan anda akan mendapat imej 3-D kecacatan. Anda kemudian boleh mencetak sel-sel yang ditanam dalam hydrogel- "dalam bentuk tepat yang anda perlukan untuk menyesuaikan luka." Sekarang, pencetak boleh meletakkan tisu pada dua lapisan atas kulit, cukup untuk merawat- dan untuk menyembuhkan luka terbakar. Di bawah garisan, makmal berharap untuk mencetak lebih mendalam di bawah permukaan kulit dan mencetak lapisan kulit yang lebih rumit, termasuk tisu adipose dan folikel rambut yang berakar umbi.
Jackson menganggarkan percubaan klinikal boleh bermula dalam tempoh lima tahun akan datang, sementara menunggu kelulusan FDA. Dalam pada itu, pasukannya sibuk menguji pencetak kulit pada babi. Dia tidak menerbitkan poster besar, yang dibahagikan kepada panel. Pada mulanya adalah gambar terperinci luka persegi, kira-kira empat inci di satu pihak, bahawa juruteknik telah memotong belakang babi. (Babi telah dimasukkan ke dalam anestesia umum.) Pada hari yang sama, penyelidik telah mencetak sel secara terus ke luka, satu proses yang mengambil masa kira-kira 30 minit. Di dalam foto pasca percetakan, anda boleh membuat percanggahan dalam warna dan tekstur: Kawasan ini lebih kurus dan lebih kusam daripada daging babi semulajadi. Tetapi terdapat sedikit puckering, tidak ada tisu parut yang diturunkan atau ditarik, dan, pada waktunya, gel lebih atau kurang sepenuhnya meleburkan ke kulit sekitar.
Pencetak sel kulit adalah salah satu daripada beberapa projek aktif di institut yang menerima pembiayaan dari Jabatan Pertahanan AS, termasuk inisiatif regenerasi tisu untuk kecederaan muka dan alat kelamin, yang keduanya telah endemik di kalangan tentera Amerika yang cedera dalam peperangan baru-baru ini. Tahun lepas, penyelidik yang diketuai oleh Atala mengumumkan kejayaan implan vagina yang direka menggunakan sel-sel pesakit sendiri dalam empat remaja yang mengalami gangguan reproduktif yang jarang disebut sindrom Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser. Wake Forest juga menguji penises dan penumbuk dubur yang ditumbuk dan dihancurkan oleh haiwan, dengan harapan untuk memulakan ujian manusia dalam tempoh lima tahun akan datang.
The Peripheral, novel baru oleh futurist William Gibson, yang mencipta istilah "dunia maya" dan meramalkan kebanyakan revolusi digital, berlaku pada masa manusia dapat "hebat" -mengayakan cetak 3-D-apa saja yang mereka perlukan : dadah, komputer, pakaian. Mereka dikekang hanya oleh imaginasi mereka. Bagaimanapun, telah membongkok poster poster Jackson, saya mendapati diri saya berfikir bahawa walaupun Gibson tidak meramalkan ini: daging hidup, apabila diminta.
Saya berjalan ke pejabat Atala. Cahaya matahari menyerupai lantai dan set rak buku yang tinggi, yang memaparkan foto dua anak muda Atala dan beberapa salinan buku teksnya, Prinsip Perubatan Regeneratif .
Dia telah berada di bilik operasi sepanjang pagi (dia juga pengerusi urologi sekolah perubatan) dan tidak mengharapkan untuk pulang ke rumah sehingga larut petang, tetapi dia ceria dan membesar dengan tenaga. Saya bertanya kepadanya jika dia pernah memikirkan untuk melepaskan amalannya dan menumpukan semata-mata kepada penyelidikan.
Dia menggelengkan kepalanya. "Pada penghujung hari, saya pergi ke ubat untuk menjaga pesakit, " katanya. "Saya suka mempunyai hubungan itu dengan keluarga dan pesakit. Tetapi sama pentingnya, ia membuat saya berhubung dengan apa yang diperlukan. Kerana sekiranya saya melihat keperluan itu secara langsung, jika saya boleh meletakkan wajah pada masalah-baik, saya tahu saya akan terus berusaha melakukannya, terus berusaha mencari tahu. "
