Anni Mörö tietää, miten silmän sarveiskalvo tulostetaan

Tutkijatohtori Anni Mörö kuuluu Tampereen yliopiston Silmäryhmään, joka tulosti ensimmäisenä maailmassa ihmisen sarveiskalvon osia. 3D-biotulostuksen kehitys on nopeaa: tulevaisuudessa ihminen ei välttämättä joudu elinsiirtojonoon, vaan lääketieteelliseen mallinnokseen, jossa hänelle valmistetaan varaosa hänen omista soluistaan.

Anni Mörö kuuluu Tampereen Silmäryhmä-nimiseen tutkimusryhmään, joka on tällä hetkellä maailman kärkeä 3D-tulostamisen kehittämisessä. Ryhmän tutkijat tulostivat ensimmäisenä maailmassa silmän sarveiskalvoa elävistä soluista huhtikuussa 2018. Tavoitteena on, että tulevaisuudessa elävistä soluista tulostetaan varaosia ihmisen silmään.

Miksi tulostukseen valikoitui juuri sarveiskalvo?

– Sarveiskalvon kudosrakenne on moniin muihin kudoksiin nähden yksinkertainen: verrattain ohut ja pieni, eikä siinä ole verisuonia. Sarveiskalvo on myös hyvä kohde kantasoluhoidoille, sillä se on helposti saatavilla, ja silmän leikkaus ja kuvantamismenetelmät ovat hyvin kehittyneitä, Mörö kertoo.

Lisäksi on arvioitu, että yli 10 miljoonaa potilasta odottaa tälläkin hetkellä sarveiskalvon siirrettä.

Vuonna 2012 kuolleelta luovuttajalta tehtyjä siirtoja tehtiin vain noin 185 000. Tarve vaihtoehtoisille siirteille on maailmanlaajuisesti suuri.

Kokonainen sarveiskalvo voi olla käytössä alle 10 vuodessa

3D-biotulostetussa sarveiskalvossa on sarveiskalvon stroomaa ja epiteeliä muistuttavaa kudosta.

Tulostettu kudos soveltuisi jo tällaisenaan joidenkin silmäsairauksien hoitoon, mutta kokonainen sarveiskalvo edellyttää uusien solukerrostumien lisäämistä. Tätä tutkimustyötä tehdään parhaillaan.

– Lisäämme rakenteeseen lähivuosina endoteeli-solukon ja sarveiskalvon hermotuksen. Sen jälkeen siirteen turvallisuus ja tehokkuus tulee osoittaa tarkasti, viranomaismääräysten mukaisesti ennen potilaisiin siirtämistä.

Täysipaksuinen, tulostettu sarveiskalvo voi Mörön mukaan olla käytössä alle 10 vuodessa. Se voi tulevaisuudessa toimia perinteisen luovutetun sarveiskalvon korvikkeena ja hoitaa sarveiskalvon epiteelin, strooman ja endoteelin vaurioita.

Myös potilaita, joiden omat limbaaliset kantasolut ovat vaurioituneet, kuuluvat hoidon piiriin. Tämä on merkittävää, sillä perinteinen luovutus ei ole tässä vaihtoehto.

Isoin motivaatio ovat hoitoa odottavat potilaat

Mörö väitteli tohtoriksi joulukuussa 2016 ja on siitä asti toiminut tutkijatohtorina Tampereen yliopistossa. Silmäryhmään kuuluu 11 työntekijän tiimi. Tiimiä johtaa professori Heli Skottman, jonka johtamistaitoja Mörö kehuu.

– Meillä on todella hyvä henki. Heli on antanut minulle vapauden toteuttaa omaa tieteellistä paloani, ja antanut loistavat eväät kasvaa tutkijana ja ihmisenä. On hieno tunne, kun luottamus pelaa puolin ja toisin.

Mörön työnkuva on laaja ja monipuolinen. Lisäksi hän haluaa rikkoa perinteistä tutkijan mallia ja hakea uusia toimintatapoja tehokkaampaan ja tavoitteellisempaan työskentelyyn. Näin apu saadaan mahdollisimman nopeasti ja turvallisesti käytäntöön.

– Kirkkaimpana päätavoitteenani on viedä tutkimus-ja kehityskaari loppuun, ja nähdä ensimmäiset siirrot potilaisiin tulevaisuudessa. Isoin motivaatio oman työni takana ovat potilaat, jotka odottavat hoitoa.

Haasteet liittyvät biomusteen koostumukseen

Elävä kudos syntyy 3D-tulostimella samalla periaatteella kuin esimeriksi hammasproteesi. Tulostin tulostaa materiaalia haluttuun muotoon kerros kerrallaan. Erona on se, että materiaalina on eläviä kantasoluja ja kasvutekijöitä. Tätä elävää ainetta kutsutaan biomusteeksi, johon liittyy haasteita.

– Tasapainon löytäminen solujen optimaalisen vuorovaikutuksen ympäristönsä kanssa, ja biomusteen tulostettavuuden välillä on haastavaa. Sarveiskalvon läpinäkyvyys on myös erittäin tärkeää, joka on haaste biomateriaalinkoostumukselle ja solujen järjestäytymiselle, Mörö kuvailee.

Haastava työ kuitenkin myös palkitsee. Kun biomuste käyttäytyy optimaalisesti tai kun tulostetut solut muodostavat kudosta, on onnistumisen tunne Mörön mukaan valtava.

– Se on vähän samanlainen fiilis, kuin urheilusuorituksen jälkeen, tai kun on voittanut pelin. Taistelemme yhdessä sokeutta ja silmätauteja vastaan monella rintamalla ja laboratoriossa käy kova kuhina. Jokainen onnistumisen askel vie lähemmäs kohti uusia hoitokeinoja potilaille, mikä palkitsee myös.

Silmä on suosittu tulostuskohde tulevaisuudessa

Edistysaskeleet ihmiskudoksen tulostamisessa 3D-laitteilla ovat olleet todella nopeita. Sekä tieteellisten julkaisujen määrä, että myös alan kaupallisten yritysten määrä kasvaa nyt kovaa vauhtia. Lähes kaikkia elimistöstä löytyviä kudoksia voidaan tällä hetkellä monistaa.

Mörön mukaan erityisesti silmä ja sen osat ovat tulevaisuudessa suosittu tulostuskohde.

– Maailmalta löytyy jo alustavia tutkimustuloksia silmän suonikalvon ja sarveiskalvon strooman tulostamisesta. Tulevaisuudessa myös monimutkaisemman verkkokalvon tulostaminen voi olla mahdollista.

3D-biotulostus avaa uusiutuvan lääketieteen sovelluksiin paljon uusia mahdollisuuksia. Tulevaisuudessa ihminen ei välttämättä enää joudu elinsiirtojonoon, vaan lääketieteelliseen mallinnokseen, jossa hänelle valmistetaan varaosa hänen omista soluistaan.

Läpimurtoja isompien toiminnallisten elinten, kuten sydän ja aivot, saadaan vielä odottaa.

Yksinkertaisimpien kudosten, kuten iho ja rusto, kliinisiä sovelluksia taas tullaan todennäköisesti näkemään lähivuosina.

– Biotulostuksen suunta tulee nopealla tahdilla siirtymään kohti monimutkaisempia kudosrakenteita, joissa yhdistellään useita kudostyyppejä. Tulemme näkemään monimutkaisempia kudoksia, joihin on tulostettu verisuonia ja hermoja, ja näiden rakenteiden myötä tulostettujen rakenteiden kokoa pystytään kasvattamaan.

Lue myös