Umjesto pokusa na štakoru – pokus u papiru

Malo ulja (parafinskog), malo celuloze i malo vode dovoljno je da se uz pomoć neizbježnog 3D-printera napravi nešto nalik na živo tkivo – pogodno za istraživanje djelovanja lijekova i otrova.

Nenad Raos subota, 10. kolovoza 2019. u 07:00

Pokuse na životinjama nitko ne voli. Ne vole ih ljubitelji životinja jer se u njima životinje muče i ubijaju. Ne vole ih ni znanstvenici jer su skupi, dugotrajni i komplicirani. Za argumente prvih, zaštitnika životinja, mogli bismo reći da su bez prave, objektivne težine: svaka vrsta živi na račun druge, pa tako i naša, ljudska – to je zakon prirode. Štoviše, gledajući filozofski, smrt je inherancija (nužno svojstvo) i subzistencija (nužan uvjet) života; svaki život crpi snagu, koliko god to oporo zvučalo, od nečije (pa i vlastite) smrti. Argumenti znanstvenika imaju pak veću logičku konzistentnost, jer životinje za pokus treba uzgojiti, pokuse  na njima provesti, a na kraju dobiti rezultate, hmm… slabe vjerodostojnosti. Eksperimenti na životinjama su nužno slabo reproducibilni jer svaka životinja, svaka jedinka reagira na svoj način. Stoga se čine veliki napori ne bi li se pokusi na životinjama (in vivo) mogli zamijeniti pokusima u epruveti, na neživim sustavima (in vitro), bilo da je riječ o enzimskim reakcijama  ili, u najnovije vrijeme, o kulturama tkiva.

Korak bliže konačnom cilju, cilju prestanka pokusa na životinjama nedavno je napravila skupina kineskih znanstvenika iz Kine i Sjedinjenih Država te svoje rezultate objavila u travanjskom broju časopisa Nano Letters. Riječ je o tome da su napravili umjetno tkivo (ili umjetni organ?) metodom 3D-printanja. Kako su to izveli?

Jednostavan odgovor: jednostavno! Prvo su priredili gel bakterijske celuloze (koju proizvodi Gluconacetobacter xylinus), tvari koja se upotrebljava u medicini već dobra tri desetljeća.  U celuloznom su gelu  potom uštrcavanjem parafinskog ulja primjerene konzistencije „ucrtali“ krvne žile. Hidrogel bakterijske celuloze (s više od 99 % vode) potom su osušili. Iz tog su „papira“ zatim iscijedili parafinsko ulje zagrijavši ga na 70 oC kako bi ga učinili žitkijim. Zaostalo je još malo ulja, no njega su uklonili ispiranjem organskim otapalima (heksanom, pa etanolom), a na kraju i vodom. Tako su dobili papir ispunjen kanalićima – kanalićima u koje su nasadili žive stanice.

Kanalići su u celuloznoj masi trebali preuzeti ulogu krvnih žila. Stoga su znanstvenici s njihove unutrašnje strane nasadili endotelne stanice iz pupčane vene. S vanjske strane kanalića nasadili su pak stanice tumora dojke, MCF-7. Tako su dobili ne samo model tumorskog tkiva nego i model njegove vaskularizacije.

To bi uglavnom bilo sve što se tiče tehnologije. A što je s biologijom?

Opet odgovor kratak i jednostavan: izvrsno! Stanice su u celuloznoj podlozi živjele nesmetano 14 dana, koliko je trajao pokus. No dobro preživljavanje stanica nije jedina prednost tkiva od papira.

Jasno je da u njegovoj proizvodnji ne treba razvijati ni novu tehnologiju ni nove uređaje, jer se sve radi običnim 3D-printerom. Materijali za izradu tkiva od papira nisu ni skupi ni rijetki, jer riječ je o celulozi i parafinskom ulju. U pogledu medicinske upotrebe prednost je bakterijske celuloze što se može sterilizirati vrućom parom (u autoklavu), baš poput vate, gaze ili pamučne odjeće. Usto je izrada „krvnih žila“ brza, 15 milimetara u sekundi (ili 54 m/h) i automatizirana, jer 3D-printer radi, zna se, vođen kompjutorskim programom. Štoviše, u laboratoriju ne bi ni trebalo imati 3D-printer – umjesto toga  mogle bi se kupovati već gotove matrice za „vaskularizirano tkivo“.

Nema razloga da metoda kineskih znanstvenika uskoro ne zaživi kao standardna metoda za istraživanje djelovanja lijekova i otrova – na radost sviju, kako znanstvenika tako i zaštitnika životinja. Je li i na radost laboratorijskih životinja, poglavito štakora? To ne, ne nikako. Jer ako ne bude pokusa na njima neće ni njih biti: razlog njihova življenja upravo je u tome da poginu za znanost, za dobrobit čovjeka. Tako smo se vratili na početak priče: nema života bez smrti.  

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je posljednju, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.