Finalist i Helsinki Challenge: Hoppas kunna 3D-printa en njure i miniatyr

Team Futurena var ett av sju finallag i vetenskapstävlingen Helsinki Challenge. 

Monika Österberg berättar att laget Futurena vill 3D-printa en njure som på sikt kan eliminera den kriminella organmarknaden.

[caption id=“attachment_9506” align=“aligncenter” width=“220”] Monika Österberg är expert på nanocellulosa som kommer att användas i mininjuren. [/caption]

Vad kan en mininjure användas till?

En mininjure är en liten enhet som har alla njurens funktioner. Den kan användas till att testa mediciner, kemikalier och miljögifter, för att utveckla bättre mediciner och hindra njursvikt. Tanken är att man kan utveckla personifierad medicin genom att ta celler från människan själv och omprogrammera dem till att bli njurceller. Om vi gör tester på möss får vi mediciner som är bra för möss, men inte nödvändigtvis bra för människor. Dessutom kan det finnas skillnad mellan individer och till exempel mellan unga och gamla. Om man kan personifiera medicineringen går processen snabbare och resultatet blir bättre. På längre sikt ska man också kunna 3D-printa en njure för transplantation.

Hur långt har ni kommit i forskningen?

Det går att 3D-printa vävnader, men organ är mera utmanande eftersom blodcirkulationen måste fungera. I en njure finns många olika sorters celler och vi använder bioprintning för att organisera cellerna. Det finns mycket forskning på området i världen, men ännu har ingen bioprintat en fungerande njure. Forskarna i Uleå­borg testar om njurcellerna trivs i nanocellulosa, och en annan del av teamet jobbar med att utveckla bioprintern för det här ändamålet. Vi kan programmera och odla njurens olika celler. Dessa kan när de sätts tillsammans börja tillverka njurdelar, men vi behöver 3D-printning för att hjälpa dem komma i rätt ordning i förhållande till varandra. Vi kan 3D-printa de mikrofluidiska chipen, där den 3D-utskrivna mininjuren placeras och där den kopplas ihop med ett blodomlopp. Om fem år kan en mininjure komma att användas i medicinskt test, och om tjugo år kan vi printa njurar för transplantation. De kroppsdelar som först kan komma att bioprintas och transplanteras är till exempel öra eller hud som inte har så många funktioner. Organ som har en kemisk funktion är mycket svårare, men bland organen är njuren kanske det man börjar med. Vi är pionjärer i Finland på regenerativ medicin. Till exempel Tyskland och Holland satsar stort på forskningen inom området. 

Vilket material används i en bioprintad njure?

Dels stamceller, dels en omgivning för dem att växa i. Vi kommer att använda nanocellulosa från träd, som bryts ner till små fibriller. Nano­cellulosan ger rätt sorts styvhet i gelen som man printar. Min uppgift i teamet är att jobba på växel­verkan mellan nanocellulosan och cellerna. Nanocellulosan flyter ofta ut och man kan behöva tvärbinda den. Dessutom måste man antagligen tillsätta näringsämnen. Det är överlag rätt nytt att man använder nanocellulosa inom cell­odling. Fördelen är att den kommer från växter och inte från djur, vilket ger mindre risk att man överför sjukdomar då transplantationer blir aktuella, samt att man slipper använda djur.   

Finns det risker med nanocellulosa?

Som jag ser det finns det väldigt lite risker med materialet. Nanocellulosan är böjlig, den har både amorfa och kristallina sidor, och tränger därför inte igenom huden eller in i lungorna på samma sätt som till exempel kolnanofibrer som eventuellt är förknippade med större risker. Det har alltid flugit runt nanocellulosa i pappers­bruken och människor som jobbar på pappersbruk har inte haft hälsoproblem. Forskningen har inte heller visat på några risker. 

Vilka är fördelarna med en 3D-utskriven njure jämfört med en donerad njure?

Då ursprunget till njuren kommer från dina egna celler är risken att din kropp stöter bort njuren väldigt liten. En njurtransplantation är en stor operation där både den som donerar och den som tar emot njuren äter mediciner före och efter operationen. Om vi tänker långt framåt i tiden är tanken att man ska kunna operera in en mindre del som sedan utvecklas fullt ut inne i kroppen vilket gör ingreppet mindre. Dessutom kan den kriminella organmarknaden elimineras på sikt. 

Vilka möjligheter finns det till kommersialisering av er forskning?

Jag ser flera olika marknader om Finland lyckas inom det här området. Dels då det gäller att producera 3D-printrarna för det här ändamålet, dels att utbilda människor som kan använda mini­njurarna. Om vi producerar en mininjure kan den säljas till läkemedelsföretag som vill testa sina läkemedel. I dag tar det 10–15 år för läke­medel från idé till färdig produkt och tester på en mininjure kunde försnabba processen. 

Vilka är era största utmaningar för tillfället?

Finansieringen. Vi är ett stort team och för att verkligen få det att fungera borde alla få finansiering. Om vi fick en miljon i året i fem års tid skulle vi komma någon vart. Jag tror att Helsinki Challenge gett synlighet som gör det lättare att få finansiering. EU-finansiering är en möjlighet, ett annat alternativ kunde vara att bli ett av Finlands Akademis Centre of Excellence.

I teamet Futurena ingår Susanna Kaisto, Uleå­borgs universitet (teamledare), Carmen Escobedo-Lucea, Helsingfors universitet, Tomi Kalpio, 3D Tech Oy, Vladimir Mironov, 3D Printing Solutions, Jouni Partanen, Aalto-universitetet, Aleksandra Rak-Raszewska, Uleåborgs universitet, Jukka Riekki, Uleåborgs universitet, Andres Sanz-Garcia, Helsingfors universitet, Ilya Skovorodkin, Uleåborgs universitet, Seppo Vainio, Uleåborgs universitet, Jani Ylioja, Uleå­borgs universitet, Marjo Yliperttula, Helsingfors universitet, Monika Österberg, Aalto-universitetet. 

Helsinki Challenge

• * En vetenskapsbaserad idétävling där forskare från tio finländska universitet utvecklar lösningar som hjälper mänskligheten att nå FN:s hållbarhetsmål.

• * Under den ett år långa processen har lagen vidareutvecklat sina idéer under träffar av olika slag. Mentorer hjälper deltagarna att popularisera vetenskap, berätta slagkraftigt om sitt projekt, tänka i form av design och ansöka om finansiering.

• * Två vinnande lag, Heatstock och Icombine, delar på prissumman på 375 000 euro. Vinnarna utsågs den 24 november. Läs mer på: challenge.helsinki.fi/

Läs också om vinnarlaget Heatstock som utvecklar ett material för att lagra värme på lång sikt.

Heidi Furu text