Lai nākotnē ārsti spētu ātrāk atrast medikamentus, kas piemēroti katram konkrētam pacientam, medicīnā pamazām ienāk mikroshēmas, kurās iesēj dažādas cilvēku šūnas, kas ātrāk nekā organisms kopumā reaģē uz zāļu iedarbību. Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) pētnieki līdzdarbojas projektā, kurā uz mikroshēmas veido locītavas. Eiropas Savienībā vien ir teju trīs miljoni reimatoīdā artrīta pacientu. Šī slimība ir grūti, sarežģīti un ilgstoši ārstējama.
Foto: Ilze Kuzmina
"Ne visi pacienti labi ārstējās no atsevišķiem medikamentiem, līdz ar to, kad ārsts izvēlas to populārāko medikamentu, vai kurš parasti vislabāk darbojas, paiet pusgads un izrādās, ka tā ārstēšana tā neveicas," pastāstīja RTU Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultātes Biomateriālu un bioinženierijas institūta profesors un Baltijas Biomateriālu ekselences centra projekta vadītājs Jānis Ločs.
Izmēģinot dažādus medikamentus, lai atrastu derīgo, var paiet gads vai pat vairāk.
Lai ārstēšanās ilgumu saīsinātu, zinātnieki piedāvā medikamentus izmēģināt uz īpašas mikroshēmas, kurā ievietots pacienta audu paraugs.
"Paraudziņš tiek paņemts, tiek sadalīts pa šūnu tipiem, pēc tam tiek savairots un sasēts speciālos materiālos, kurus tad mēs šeit, Rīgas Tehniskajā universitātē, gatavojam," paskaidroja Ločs. "Mūsu specifika, mūsu uzdevums šajā projektā bija divas lietas. Viena lieta ir izveidota šo biotinti vai to pamatni, tādu gela pamatni, kurā iesēt šīs kaula šūnas, lai viņš tur augtu."
Pētnieks paskaidro, ka RTU veido kaula daļas gēlu, jo jau iepriekš te pētīti materiāli kaulaudu reģenerācijai. Gēls top no ķīmiski nedaudz modificēta želatīna, kas pārveidots, lai būtu tuvāks kolagēnam. Tāpat gēlam pievienots kalcija fosfāts, kas ir kaula minerālā daļa.
Pēcāk pacienta šūnas sajauc ar šo gēlu, tad kopīgo masu, ko nu jau sauc par biotinti, pilda mikroshēmā, izmantojot īpašu 3D bioprinteri ar robota roku. To dara Šveicē, taču arī RTU ir līdzīgs bioprinteris, kurā izmanto biotinti ar dzīvām šūnām.
Mikroshēmas RTU pētnieki attīsta vērienīgā Eiropas Komisijas finansētā projektā, kur darbojas 13 zinātniskās institūcijas no 18 valstīm. "Visi liek kopā spēkus, un tas izmaksā pietiekoši daudz - vairāk nekā piecus miljonus eiro," norādīja Ločs.
Pētnieks arī sīkāk paskaidroja mikroshēmas uzbūvi: "Iedobītē mums ir jāsaliek pieci dažādi audi - mums vajadzīgs asinsvads, mums vajag locītavu, vajadzīgs skrimslis, vajadzīgs kauls un atkal asinsvads. Ar to 3D printeri no sākuma ieprintē gēlu, kurā ir asinsvadu šūnas, pēc tam ieprintē gēlu, kurā ir sinaviālās šūnas, pēc tam ieprintē gēlu, kurā ir skrimslis, pēc tam kaulu, kur ir asinsvads. Tas viss ir ļoti, ļoti maziņš, mikroskopisks. Tam visam vēl pieliek klāt caurulīti, te ir caurulīte, te ir caurulīte, un vēl tur tam visam šķidrumi iet cauri, lai uzturētu tās šūnas pie dzīvības."
Viss kopā veido mikroskopisku mākslīgo locītavu.
Katras valsts zinātniekiem pētījumā ir savi uzdevumi. Piemēram, Anglijā pavairo pacientu audus, lai tos varētu ievietot vairākās mikroshēmās. Izmantojot vairākas mikroshēmas, vienlaikus varētu izmēģināt dažādus medikamentus. Ločs lēš, ka šādā veidā iedarbīgāko medikamentu varētu atrast jau divu līdz trīs nedēļu laikā.
Latvijā ne tikai veido jau pieminēto gēlu un biotinti, bet arī testē mikroshēmas ar mikrodatortomogrāfu, lai saprastu, vai to izveidē nav pieļautas kādas kļūdas. Mikroshēmas uzbūve ir diezgan sarežģīta, jo tās rāmis sastāv no vairākām plāksnītēm, kam hermētiski jāpieguļ vienai otrai. Taču līmēt tās nedrīkst, jo jebkurā līmē ir šķīdinātāji, un tās jāsaskrūvē.
Vēl viens pētījuma virziens ir mikroshēmas tomēr vienkāršot, lai tajā nebūtu piecas, bet tikai divas šūnu sadaļas. Tādā gadījumā process būs lētāks, kā arī pētniekiem būs mazāk iespēju kļūdīties.
Projekts, kas sācies 2018. gadā, šogad noslēgsies. Tagad jau ņem šūnas no reāliem pacientiem, lai pārbaudītu medikamentu iedarbību uz tām, izmantojot mikroshēmas.
Ločs vēl parāda, kā strādā pieminētais bioprinteris un tā roka: "Viņa māk paņemt vienu, otru, trešo caur to. Kopā šeit var uzlikt astoņas dažādas plaukstas, katrā plaukstā var būt dažādas tintes ar adatu iekšā. Tad viņam ieprogrammē un pastāsta, ka, piemēram, ar pirmo adatu, ar pirmo plaukstu ir jāizdara konkrēta kustība, konkrētā vietā kaut kas jāiedrukā, jānoliek nost, jāpaņem nākošā, jānodrukā, un tā tālāk."
Ločs pieļauj, ka nākotnē tāds aprīkojums varētu būt operāciju zālēs, kur printēs pacientiem nepieciešamos audus. Viņš arī piebilst, ka biotintes printeri ir vismaz simtreiz dārgāki nekā parastie 3D printeri.
