Här skapas lungvävnad på laboratoriet

I ett samarbete mellan Human Tissue Lab vid Skånes universitetssjukhus i Lund och Wallenberg centrum för molekylär medicin vid Lunds Universitet vill forskarna skapa lungvävnad på laboratoriet. Tanken är att då kunna tillvarata de donerade lungor som i dagsläget inte kan transplanteras.

Darcy Wagner, bioingenjör och universitetslektor vid Lungbioengineering och regeneration, samarbetar med Sandra Lindstedt Ingemansson, docent och överläkare i thoraxkirurgi och hjärt-lungtransplantation och de har i en artikel i European Respiratory Journal beskrivit hur ny lungvävnad skulle kunna skapas.

I det aktuella projektet arbetar de efter två olika spår, som båda innebär att ”klä av” lungan dess celler. Det är en teknik som Darcy Wagner har utvecklat. Utan cellerna återstår bara själva byggnadsställningen av bindvävsproteiner, se bild ovan.

I det ena fallet ska sedan den nakna lungan kläs med celler som är tänkta att skapas från patientens egna stamceller, vilket är ett sätt att undvika avstötning. Ett framtida mål är att kunna sänka doserna av immundämpande läkemedel för att minska biverkningarna, men stötostenen är att få fram tillräckligt med celler av rätt slag. Lungan består av ett 40-tal olika celltyper och att beklä en hel lunga kräver omkring 230 miljarder celler.

– Det första steget blir att klä en naken grislunga med humana celler för att sedan transplanteras till en gris, men där är vi inte ännu, säger Darcy Wagner.

Det andra spåret innebär att skapa vävnad med hjälp av 3D-printing. Det görs i dag för exempelvis öron då hudceller får växa på en 3D-printad plastform.

– Men i vårt fall använder vi lungans bindvävsproteiner som stomme, säger Darcy Wagner.

 Den nakna lungan bryts ner på ett kontrollerat vis och den lösning som återstår blandas sedan med en polymer som utvunnits ur alger. Hybridmaterialet skrivs sedan ut i en av teamet utvecklad bioprinter. I små bitar av printad vävnad har sedan celler kunnat växa in och beklä materialet, men ännu har ingen större mängd lungvävnad skapats.

– Det vi däremot har lyckats göra är att av detta material skapa luftvägar som beklätts med celler. Cellerna är från operationsmaterial som blivit över då luftvägarna behövt kortas inför transplantation och här kan vi från en celltyp odla fram 4-5 olika slags celler, säger Darcy Wagner.

Huruvida en luftstrupe skapad på detta vis fungerar i kroppen har de ännu inte testat i någon djurmodell.

– Det är en lång väg innan tekniken skulle kunna prövas kliniskt och här ingår omfattande tester i labbet och i både små och stora djurmodeller, säger hon.
Darcy Wagner betonar svårigheten med att printa en så pass komplex struktur med hjälp av ett flytande biomaterial.

– Tänk dig att rita med ”vatten” och försöka få till en tredimensionell form. Med olika tekniker kan vi få materialet att hålla formen till dess att det går att stabilisera, något som vi kommer att beskriva i den vetenskapliga artikel vi nu håller på att skriva ihop. Vi hoppas att vara de första som skriver ut en luftväg med hjälp av denna teknik, säger Darcy Wagner.

Har då hennes forskning koppling till kirurgen Paolo Macchiarini och skandalen med artificiella luftstrupar? Darcy Wagner pekar på att decelluläriserade byggnadställningar redan används kliniskt i dag, exempelvis som hjärtklaffar. I Europa pågår också den kliniska studien ESPOIR Trial. De första resultaten, där 121 patienter fått luftstrupar skapade av biomaterial, visar att de fungerar och var säkra.

– Det var inte idén som var problemet med Paolos skandal, utan att tekniken inte var rigoröst testad eller mogen att använda kliniskt. Försöken att skapa luftvägar eller lungvävnad bör inte överges på grund av detta och andra forskare världen över arbetar med att utveckla tekniken på ett etiskt ansvarsfullt sätt, säger Darcy Wagner.