Jakie wyróżniamy ciężkie powikłania cukrzycy, kogo one dotyczą i jakie narzędzia do ich leczenia mają obecnie chirurdzy transplantolodzy?

Ciężkie powikłania dotyczą ok. 10-15% chorych na cukrzycę typu 1, czyli w Polsce – ok. 10-20 tys. pacjentów. Wśród tych powikłań wyróżniamy przede wszystkim: uszkodzenie nerek, doprowadzające do ich niewydolności; uszkodzenie wzroku, doprowadzające do pogorszenia lub całkowitej jego utraty; uszkodzenie układu neurowegetatywnego, do którego zadań należy odpowiedź na różnego rodzaju bodźce zewnętrzne i wewnętrzne, np. na niski cukier (nie występują wówczas charakterystyczne dla tego stanu objawy, takie jak pocenie się czy drżenie rąk). Dla tych pacjentów rozwiązaniem jest przeszczepienie trzustki lub wysp trzustkowych, a dla chorych z niewydolnością nerek – przeszczepienie dwunarządowe (trzustka i nerka lub wyspy trzustkowe i nerka). Tymczasem rocznie w Polsce wykonuje się jedynie 40 przeszczepień trzustki, co jednak w skali 300 przeszczepów w całej Europie – statycznie jest wynikiem całkiem dobrym. Tylko tyle narządów nadaje się do transplantacji, ale nawet jeśli byłaby możliwość pobrania trzustki od każdego dawcy wielonarządowego w Polsce, to i tak liczba 600 takich dawców rocznie nie zasypałaby tej przepaści. Funkcjonując w takich realiach, musimy mocno ograniczać grupę pacjentów, którym proponujemy taki zabieg, ponieważ ryzyko operacyjne jest dość duże i musimy mieć przekonanie, że chory faktycznie na tym skorzysta. Naszym zadaniem jest znalezienie rozwiązania, które byłoby skuteczne również dla pozostałych pacjentów.

Konsorcjum Bionic to absolutna światowa półka w swojej dziedzinie, ale jest jeszcze kilka jednostek, szukających innych dróg pomocy chorym na cukrzycę. Co Was wyróżnia na ich tle i czy możemy tu mówić o jakiejkolwiek konkurencji?

O konkurencji – na pewno nie. Do jakiegoś etapu współistniejemy ze sobą, ale docelowo – docieramy do zupełnie innej grupy pacjentów. Sztuczna trzustka, czyli dostępne już w USA urządzenie podające insulinę i analog glukagonu w odpowiedzi na kontrolę glikemii, jest przeznaczona dla pacjentów z wyrównaną cukrzycą, niemających ciężkich niedocukrzeń oraz wtórnych powikłań. Natomiast bioniczna trzustka wywodzi się z transplantologii – w naszym przypadku próbujemy wydrukować na drukarce 3D trzustkę z wykorzystaniem żywych komórek pochodzących od pacjenta. Nawet z teoretycznego punktu widzenia, na chwilę obecną reprezentujemy, jako nieliczni na świecie takie podejście, które pozwala wprowadzić prawidłową normoglikemię i prawidłowy sposób zachowania się insuliny w odpowiedzi na bodziec glukozowy, krótko mówiąc – imitować rzeczywiste warunki w organizmie pacjenta. Niewykluczone, że za kilkanaście lat te dwa podejścia się spotkają, kiedy będą coraz szersze wskazania do stosowania zarówno urządzeń mechanicznych, jak i bionicznych narządów i tylko wtedy będzie można mówić o konkurencji, możliwości wyboru lub połączenia obu rozwiązań i stworzenia czegoś zupełnie nowego. Przed kilkoma dniami nasza praca została ogłoszona Best Poster na światowym zjeździe w Igls – European Pancreas Islets Transplant Associacion, gdzie mówiono o zagadnieniach leczenia powikłań cukrzycy. Jak widać oczekiwania są spore i patrzy na nas cały świat.

Od sierpnia 2018 r., czyli momentu zakupu wyspecjalizowanej drukarki 3D, otwarcie mówicie o przełomie. Jakie dzięki temu realnie zyskaliście możliwości?

Wcześniej pracowaliśmy na innym sprzęcie, mieliśmy też wytworzone przez nas biodrukarki, ale to drukarka BioX firmy CELLINK zdecydowanie ułatwiła i przyspieszyła nasze prace. Daje ona możliwość drukowania w warunkach czystych, sterylnych. Wchodząc w fazę badań na zwierzętach, chcemy wykorzystać myszy bez układu immunologicznego, które muszą dostać niezwykle sterylny materiał i jego przygotowanie musi odbywać się w znacznie czystszych niż panujące na sali operacyjnej warunkach – klasa A czystości powietrza, laminarny jego przepływ i brak dostępu dla bakterii. Drukarka ma także specjalne filtry, możliwość sterylizacji i czyszczenia za pomocą światła UV, co zdecydowanie ogranicza ryzyko pojawienia się zakażeń. Urządzenie może drukować kilkoma dyszami naraz. Istnieje też możliwość chłodzenia lub ogrzewania materiału za pomocą wymienialnych, inteligentnych głowic. Mamy do dyspozycji kilka technik biodrukowania – bezpośrednia pneumatyczna, strzykawkowa, inkjet. Nasz projekt jest bardzo innowacyjny, pracujemy na materiale biologicznym, biotuszach, które de facto sami tworzymy, a dzięki tym możliwościom możemy efektywniej sprawdzać i dobierać daną technologię do wydruku. Pierwotny plan zakładał użycie naszej drukarki, ale doszliśmy do wniosku, że nakład czasu i pracy oraz ilość błędów, które będziemy musieli popełnić, będzie nas więcej kosztowała niż zakupienie czegoś nowego, co już jest dostępne na rynku. Przypomnę, projekt pisaliśmy w 2015 r. i wtedy nikt o tej drukarce nie słyszał, istniała ona co najwyżej w głowach lub warsztatach jej twórców. Tylko w zeszłym roku, dzięki nowej drukarce, wykonaliśmy ponad 1000 prób biodruku w różnych konfiguracjach.

Dzięki temu macie też wiele zdjęć mikroskopowych, a te postanowiliście oddać do licytacji w ramach aukcji charytatywnej „Najbardziej cieszą nas zielone”. Skąd pomysł na taką nietypową formę zbierania funduszy i co dzięki niej chcecie osiągnąć?

Podczas różnych spotkań osoby niezwiązane z projektem mówiły, że te zdjęcia są fantastyczne, wręcz kosmiczne. Dla nas to normalny efekt prac, ale skoro ludzie widzą w tym dużo więcej, postanowiliśmy pokazać to artyście. Zdjęcia zachwyciły fotografika Piotra Kłoska, który celowo nie chciał wiedzieć, co przedstawiają, by przerobić je według swojej wizji artystycznej. Tak powstało 50 pięknych fotogramów, które zdecydowaliśmy się przedstawić do oceny szerszej publiczności w postaci aukcji. Pan Piotr skontaktował nas z Anitą Wolszczak z Art in House, bardzo profesjonalnego domu aukcyjnego, który obiecał bezpłatnie przeprowadzić aukcję. Odbędzie się ona 14 marca br. w Warszawie. Mamy wielu partnerów, silne wsparcie medialne, a co więcej – swój przyjazd zapowiedział jeden z założycieli CELLINK, chcąc nie tylko wziąć udział w aukcji, ale również przyjrzeć się temu, co aktualnie robimy, korzystając z urządzenia tego producenta. Sam zachęcam do udziału przedstawicieli biznesu, ponieważ po pierwsze będzie możliwość spotkania współzałożyciela jednej z największych firm biotechnologicznych na świecie, a po drugie – nawiązania wstępnych rozmów i zastanowienia się, czy jest szansa pójść razem w wybranym kierunku. Nam też zależy na tych kontaktach, ponieważ program STRATEGMED nie polega tylko na stworzeniu wspaniałych publikacji naukowych, ale przede wszystkim – na wdrożeniu rozwiązania do gospodarki. Tutaj kontakt z biznesem oraz ludźmi z pierwszych stron gazet może okazać się bezcenny. Jeśli aukcja pójdzie po naszej myśli, zgromadzone fundusze pozwolą nam rozbudować Laboratorium Biodruku Tkankowego, zakupić dodatkowy sprzęt do ośrodka, jeszcze lepiej wykorzystać obecne możliwości technologiczne i płynnie przejść do prac klinicznych w przyszłości.

[źródło: Fundacja Badań i Rozwoju Nauki]

Na jakim etapie jest obecnie projekt i co pozostało jeszcze do zrobienia w ramach programu STRATEGMED?

Stworzyliśmy już biotusz, co oczywiście nie jest sprawą zamkniętą, bo ciągle coś dopracowujemy, ale mamy tę podstawę. Jesteśmy gotowi do I fazy badań na małych zwierzętach, podczas której będziemy wszczepiać im płatki trzustkowe, po to, aby ocenić, jak w ten biotusz i wyspy trzustkowe wrasta mikrokrążenie (naczynia o średnicy kilku mikrometrów), które musi się odbudować. Na tym etapie nie jesteśmy w stanie jeszcze wydrukować mikrokrążenia. Mamy już skończony model całej bionicznej trzustki, tak jak uważamy, że ona będzie wyglądać, wiemy, gdzie będzie wszczepiana, przeprowadziliśmy również badania matematyczne, które pokazały, jak będzie przebiegał przepływ przez cały układ naczyniowy po wydrukowaniu i pozwoliły tak zmodyfikować model, aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia różnego rodzaju zakrzepów w układzie naczyniowym. Mamy również gotowy model bioreaktora, który w tym momencie jest budowany. Pełni on funkcję inkubatora dla narządu, umożliwiającego dojrzewanie śródbłonka układu naczyniowego. Mamy nadzieję, że do połowy marca uda nam się wydrukować pierwszą trzustkę z unaczynieniem, włożyć ją do bioreaktora i zobaczyć, czy te komórki przeżyły i są w stanie skutecznie funkcjonować. Do wakacji chcemy zakończyć fazę badań na małych zwierzętach i jeśli te pójdą dobrze będziemy chcieli na jesieni wejść do fazy badań na dużych zwierzętach i zobaczyć, jak one przyjmą przeszczep.

Czy wejście do fazy przemysłowej już w jakimś stopniu zaprząta Wam myśli, czy jeszcze jest na to za wcześnie?

Tak, nasze myśli wybiegają już znacznie dalej. W biotechnologii dużo dzieje się w kwestii patentów. Nie chcemy spotkać się z brutalną rzeczywistością, kiedy okazałoby się, że ktoś wykorzystując nasze osiągnięcia, wcześniej uzyskał ochronę patentową, mimo że to my poświęciliśmy wiele miesięcy trudnych badań i prób. Pod koniec ubiegłego roku złożyliśmy wniosek do NCBR i szybko uzyskaliśmy zgodę na to, żeby mając te wyniki, przyspieszyć fazę wdrożeniową i móc szybciej rozpocząć działania związane z patentowaniem. Po pierwsze jest to już jakiś wstęp do wdrożenia, a po drugie – zabezpieczenie naszego projektu.

Biodrukowanie tkanek i narządów to ogromna szansa nie tylko dla transplantologii, ale także toksykologii czy farmakologii. Jak chcecie zachęcić świat nauki i medycyny, aby skorzystał z takich projektów jak Wasz?

Już teraz mamy pomysły na kilka rozwiązań w innych, wymienionych przez Pana dziedzinach. Bierzemy udział w pracach różnego rodzaju konsorcjów, które mają też swoje wizje. Dlatego zachęcam do kontaktu osoby, które mają swoje pomysły i chęci do realizacji wspólnego projektu. Zdobyliśmy już duże doświadczenie w biodruku i chętnie wykorzystamy je, czy do testowania leku na wydrukowanych tkankach, czy tworzenia innych narządów. Jeśli nikt się nie zgłosi, sami również będziemy pozyskiwać partnerów, bo wiemy, co chcemy robić. Zależy nam, by wykorzystać nasze doświadczenie i możliwości technologiczne na jak największą skalę. Mamy zespół wykształconych naukowców, którzy przez to, że popełnili już setki różnych prób i błędów, stali się specjalistami w swoich obszarach. Oczywiście dalej będziemy rozwijali bioniczną trzustkę, ponieważ dla mnie, klinicysty, wdrożenie będzie dopiero wtedy, kiedy ze szpitala wyjdzie pierwszy pacjent z przeszczepem funkcjonującego, bionicznego narządu. Rozumiem zniecierpliwienie ludzi potrzebujących pomocy dla siebie lub swoich bliskich, ja też zadaję sobie często pytanie – kiedy to będzie? Pewne rzeczy jednak musimy przejść i te wszystkie możliwe błędy popełnić podczas testów, aby przechodząc do fazy badań na pacjentach, po pierwsze zminimalizować ryzyko powikłań, a po drugie – wiedzieć, co robić w sytuacji, kiedy one się pojawią.

Trzymam kciuki i dziękuję za rozmowę.

Dziękuję również.