Ár a állatkísérlet-mentes kutatásért

Tiszta bioprintelés: 3D nyomtatás szervezetmodellekhez – minden állati összetevő nélkül, ez a célja a Prof. Dr. Jens Kurreck által vezetett kutatási projektnek. (© TU Berlin / Jens Kurreck)

A Dr. Tamara Zietek, Állatok elleni orvosok, kezéből Prof. Dr. Jens Kurreck, a Berlin Műszaki Egyetem alkalmazott biokémiaprofesszora, megkapja a Herbert-Stiller-díjat. (© Foto-Digital-Studio Marcus Müller)

A gyógyászati kutatás folyamatosan keresi azokat a módszereket, amelyek állatkísérletek nélkül is működnek. Sejtkultúrák és különösen a 3D-s szövetkultúrák a biodrukkerrel nagy potenciált rejtenek magukban. Gyakran azonban figyelmen kívül hagyják azt a tényt, hogy az úgynevezett biotinta, amelyet szervezetmodellek nyomtatására használnak, vagy a felhasznált kultúrák közeganyagai számos állati összetevőt tartalmaznak, például magzati vérsavót (FKS) vagy zselatint. Az Állatorvosok az állatkísérletek ellen nevű egyesület most Dr. Johanna Berg és Prof. Dr. Jens Kurreck, a Berlini Műszaki Egyetem Alkalmazott Biokémia Tanszékének vezetője, Herbert-Stiller támogatói díjat ítélt oda egy projektjükért. A projektben egy „Tiszta Bioprinting” eljárást fejlesztenek ki. A cél az, hogy emberi szervezetmodelleket teljesen állati termékek nélkül nyomtassanak.

A European Biomedical Research Association 2017-es becslése szerint évente egyedül 1-2 millió borjúpárnát ölnek meg, hogy körülbelül 800 000 liter magzati vérsavót állítsanak elő, amelyet világszerte kutatási célokra használnak. „Az FKS továbbra is az arany standard a táptalajokban való felhasználásra szövetkultúrák számára, de ugyanakkor a biotinta szervezetnyomtatáshoz is, mivel minden fontos hormon, növekedési faktor, fehérje, aminosav, ásványi anyag és nyomelem ellátja a sejteket, amelyek túléléséhez szükséges” – mondja Johanna Berg. Az FKS mellett a biotinták gyakran tartalmaznak Matrigelt is, egy támogatógélt, amelyet egerekből nyernek, akiket korábban bizonyos tumorkezelésnek vetettek alá. A Matrigel a kultivált sejtek növekedésének alapját képezi.

Jens Kurreck és csapata kutatásának egyik fő területe a tüdő- és máj- szervezetmodellek kialakítása és kutatása az orvosi kutatás számára – azzal a céllal, hogy helyettesítsék az állatkísérleteket. Ehhez táptalajokat és biotintákat használnak. „Ezért tartottuk logikusnak, hogy kifejlesszünk egy olyan teljes eljárást, amelyhez nincs szükség állati eredetű anyagokra” – mondja a biokémikus. Bár már léteznek úgynevezett kémiailag meghatározott táptalajok, amelyek nem tartalmaznak állati összetevőket, ezek egyrészt nem alkalmazhatók ilyen széles körben – minden sejtkultúrának külön kell hozzájuk alkalmazkodnia –, másrészt eddig nem működnek olyan jól, mint az FKS. A kémiailag meghatározott táptalajok nem állati biopolimerek pontos adagolásával készült keverékek. „Egyik hátránya a meglévő táptalajoknak, hogy a sejtkultúráknak külön kell alkalmazkodniuk minden egyes közeghez, és ez általában néhány hétig tart. Emellett hiányoznak bizonyos tulajdonságok, amelyekre szükségünk van a szervezetmodellek 3D nyomtatásához” – magyarázza Jens Kurreck.

A „Állatorvosok az állatkísérletek ellen” nevű szervezet Herbert-Stiller támogatói díját, amely 20 000 eurót ér, a tudósok arra kívánják felhasználni, hogy kifejlesszenek egy biotintát a tüdő- és máj-szervezetmodellekhez, amelyben az FKS-t, a Matrigelt és a zselatint helyettesítő anyagokat is kiváltják. „Ehhez ismert alapanyagokat használunk, és a következő két évben különböző biopolimerek, növekedési faktorok, fehérjék hozzáadásával és mennyiségével kísérletezünk” – mondja Johanna Berg. „Számunkra nemcsak az fontos, hogy a biotinta életben tartsa a sejteket, hanem az is, hogy kezelése, nyomtatási folyamata közben és később a szervezetmodellben különböző tudományos és technikai követelményeket teljesítsen.”

Egy kémiailag meghatározott közeg az állatjólét mellett más előnyökkel is járhat az FKS-hez képest: „Érdekes módon az FKS pontos összetétele mindmáig nem ismert. Nagyon változó az összetétele – attól függően, honnan származik. Nem szabványosítható. Ez azt jelenti, hogy a hasonlóság érdekében mindig ugyanabból a tételből kellene végezni a kísérleteket, ami gyakran nem lehetséges. Emellett az FKS mindig fennáll annak a kockázata, hogy állati kórokozókkal fertőzött, így soha nem alkalmazható terápiás eljárásokban az embernél” – mondja Johanna Berg. Ezek a problémák nem lépnek fel az állatmentes szérumok használatakor.