Polska bioniczna trzustka gotowa do przeszczepu
Polska bioniczna trzustka przeszła pomyślnie testy na zwierzętach, a pierwszy przeszczep u człowieka planowany jest na 2026 rok. Zespół prof. Michała Wszoły wydrukował w technologii 3D narząd, który ma rozwiązać problem braku dawców narządów i zrewolucjonizować leczenie cukrzycy.
Przeszczepienie całej trzustki od zmarłego dawcy jest dziś jedynym sposobem, by trwale uniezależnić chorego na cukrzycę od insuliny. Zabieg ten stosuje się u pacjentów z cukrzycą typu 1 i jej ciężkimi powikłaniami, zwłaszcza gdy leczenie samą insuliną nie zapobiega uszkodzeniom narządów (np. groźnej retinopatii czy nefropatii). W Polsce żyje około 20 tys. osób z ciężkimi powikłaniami cukrzycy typu 1, które mogłyby kwalifikować się do przeszczepu trzustki lub wysp trzustkowych. Niestety, takich operacji wykonuje się zaledwie kilkadziesiąt rocznie.
Co robić, gdy brak narządów do przeszczepu?
– W najlepszym dla transplantologii roku wykonaliśmy 41 przeszczepień trzustki. Musielibyśmy mieć 500 lat, by przeszczepić trzustkę u wszystkich, którzy już dziś potrzebują pomocy – obrazowo komentuje prof. Michał Wszoła.
Podobnie wygląda sytuacja globalna – na świecie przeprowadza się tylko ok. 1500 transplantacji trzustki rocznie, podczas gdy potencjalnych pacjentów są około 3 mln. Alternatywą dla przeszczepu całego narządu jest transplantacja wysepek trzustkowych. To skupiska komórek beta w trzustce produkujących insulinę (oraz komórek alfa produkujących glukagon), zlokalizowane jak maleńkie “kulki” w obrębie narządu.
U pacjentów z cukrzycą typu 1 układ immunologiczny niszczy ich własne wysepki, co powoduje brak insuliny. W takiej sytuacji można podać wysepki od dawcy – pozyskuje się je z trzustki dawcy i wprowadza do organizmu biorcy, najczęściej przez zastrzyk do żyły wrotnej wątroby. Zabieg jest mało inwazyjny. Niestety, jego skuteczność pozostaje ograniczona.
– W takiej sytuacji rozwiązaniem mogą być narządy bioniczne – podkreśla prof. Wszoła. – Metoda biodruku może nam otworzyć jedną z możliwości produkcji spersonalizowanych narządów dla konkretnych pacjentów – twierdzi.
Idea jest prosta: jeśli można warstwa po warstwie „wydrukować” strukturę przypominającą naturalny narząd, zawierającą żywe komórki, to być może da się w ten sposób wyprodukować organy do przeszczepu zamiast pobierać je od zmarłych dawców. Na świecie prowadzi się już intensywne prace nad biodrukiem innych tkanek – od skóry i chrząstek po bardziej skomplikowane struktury. Docelowo dzięki takiej technice mogłyby powstawać nie tylko trzustki, ale także serca czy nerki.
Prof. Michał Wszoła ma na koncie udział w pionierskich operacjach – był w zespołach wykonujących pierwsze w Polsce przeszczepienie wysp trzustkowych (2008 r.) oraz pierwszą w Polsce transplantację samej trzustki (2010 r.). Przez lata obserwował ograniczenia tradycyjnych metod leczenia cukrzycy.
– Rozmawialiśmy o tym, że potrzeba nam czegoś tak mało inwazyjnego, jak przeszczepienie wysp trzustkowych, a tak skutecznego jak przeszczepienie trzustki – tłumaczy naukowiec.
Około 2012 roku uformowała się koncepcja bionicznej trzustki, czyli wydrukowania trzustki metodą 3D.
– Zakończyliśmy z sukcesem badania na modelach zwierzęcych, potwierdzając funkcjonalność bionicznej trzustki w zakresie produkcji insuliny oraz regulacji poziomu glukozy. Opracowany przez nas prototyp wykazał wysoką skuteczność i bezpieczeństwo, co stanowi kluczowy krok na drodze do rozpoczęcia badań klinicznych na ludziach – oświadczył pod koniec marca 2025 r. profesor.
Dodał, że pozyskano grant z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju (NCBR), które zapewni finansowanie dalszego rozwoju technologii oraz przygotowanie do pierwszych transplantacji eksperymentalnych w 2026 roku.
Jak wydrukować trzustkę?
Wydrukowanie w pełni funkcjonalnego narządu to zadanie niezwykle złożone. Trzeba odtworzyć strukturę trzustki tak, by zawierała zarówno żywe komórki wysp trzustkowych, jak i sieć drobnych naczyń krwionośnych, która je odżywi. Zespół prof. Wszoły musiał pioniersko opracować praktycznie wszystkie elementy tej układanki – od specjalnych biotuszy po samą aparaturę drukującą.
– Gdy zaczynaliśmy prace, mało kto na świecie myślał o biodrukowaniu, nie było biomateriałów do biodrukowania. Musieliśmy wszystko wytworzyć sami – wspomina w rozmowie z Serwisem Zdrowie PAP naukowiec.
Sam proces biodruku przypomina nieco tradycyjne drukowanie 3D, z tą różnicą, że zamiast tworzyw sztucznych używa się żywych komórek zawieszonych w żelowym nośniku.
– Proszę sobie wyobrazić dużą strzykawkę, do której wkładamy odpowiednią ilość komórek pacjenta zmieszanych z substancją imitującą matrix. Wszystko ma konsystencję żelu. Biodrukarka to ramię, które w sposób kontrolowany przez komputer układa materiał ze strzykawki warstwa po warstwie w odpowiedni kształt – tłumaczy prof. Wszoła, obrazując proces druku narządu.
Kluczowe są dwa rodzaje „atramentu”: pierwszy to biomateriał z komórkami (m.in. macierz zewnątrzkomórkowa z kolagenem oraz żywe wysepki trzustkowe), a drugi to tzw. biotusz, czyli materiał mający utworzyć sieć naczyń. Drukuje się naprzemiennie – jedna dysza odkłada warstwy komórek w hydrożelu, a z drugiej wyciskany jest biotusz, formując skomplikowany układ mikrokanałów. Po zakończeniu druku następuje utrwalenie struktury (np. światłem lub temperaturą), dzięki czemu miękki żel tężeje, a biotusz ulega rozpuszczeniu.
– Kiedy podnosimy temperaturę wydrukowanej trzustki do temperatury ciała, biotusz się rozpuszcza. W miejscach, gdzie były zbudowane z niego naczynia krwionośne, powstają puste przestrzenie – wyjaśnia prof. Wszoła.
Bioniczna trzustka: to już nie fikcja!
Bioniczna trzustka czeka na rozpoczęcie badań klinicznych. To nadzieja dla wielu chorych z przewlekłym zapaleniem trzustki i poważnymi powikłaniami wynikającymi z cukrzycy typu 1, którzy teraz uzależnieni są od dostarczania insuliny z zewnątrz, bo ich trzustka przestała ją produkować. "To byłby prawdziwy przełom" - podkreśla transplantolog dr hab. Michał Wszoła.
W ten sposób powstają wewnątrz bionicznej trzustki kanaliki, które pełnią rolę naczyń krwionośnych. Zanim organ zostanie wszczepiony, przez tę sztuczną sieć można przepuszczać płyn odżywczy (tzw. płyn perfuzyjny), który utrzymuje komórki przy życiu. Wydrukowany prototyp trzustki trafia następnie do specjalnego bioreaktora – sterylnego urządzenia zapewniającego odpowiednie warunki do przetrwania organu. Bioreaktor dostarcza tlen i składniki odżywcze, podtrzymując czynność wydrukowanego narządu aż do momentu transplantacji.
W ciągu kilkunastu lat zespół prof. Wszoły osiągnął kilka przełomowych etapów. Po opracowaniu koncepcji i skompletowaniu zespołu badawczego jednym z pierwszych zadań było sprawdzenie, czy żywe wysepki trzustkowe przetrwają proces drukowania. Naukowcy przeprowadzili więc testy, umieszczając wyizolowane wysepki w prototypowej biodrukarce i dobierając takie parametry druku (ciśnienie, średnica dyszy, prędkość), by delikatne komórki nie uległy uszkodzeniu.
Równolegle pracowano nad składem bioatramentu naśladującego naturalną matrycę kolagenową. Do jej wytworzenia wykorzystano m.in. enzymatycznie przetworzone trzustki świńskie, uzyskując materiał możliwy do wydrukowania razem z komórkami. Z czasem udoskonalono technologię na tyle, że zespół dysponuje obecnie biodrukarką z sześcioma dyszami, pozwalającą jednocześnie mieszać kilka typów komórek i biomateriałów. Choć do wyprodukowania trzustki do pierwszego ludzkiego przeszczepu mają być użyte maksymalnie trzy.
Kulminacyjnym momentem fazy badawczej było wydrukowanie pełnowymiarowego prototypu i jego przetestowanie na zwierzętach. Pierwszy w pełni unaczyniony prototyp bionicznej trzustki udało się opracować w 2019 roku. Naukowcy przeszczepili bioniczną trzustkę świni, potwierdzając, że organ może działać w żywym organizmie.
– Obserwowaliśmy insulinoniezależność po przeszczepieniu – mówi prof. Wszoła. Tłumaczy, że teraz trwają wieloetapowe przygotowania do transplantacji narządu człowiekowi. Przygotowania te obejmują dopięcie kwestii technicznych, regulacyjnych i logistycznych, tak by pierwszą transplantację można było przeprowadzić bezpiecznie.
– Zanim rozpoczniemy badania kliniczne u ludzi, musimy przeprowadzić pewne inwestycje infrastrukturalne, rozbudować clean-roomy, laboratoria czyste, w których będzie można drukować bioniczne trzustki – wylicza prof. Wszoła.
Bioniczna trzustka została już zakwalifikowana przez Europejską Agencję Leków (EMA) jako tzw. produkt leczniczy terapii zaawansowanej (ATMP).
