In een laboratorium met een hoog plafond zit een oor op een schaal in een metalen doos. Het is eigenlijk een stuk appel, gesneden in de vorm van een oor, maar ook niet echt een appel; cellulose werd uit de appelcellen gewassen en in plaats daarvan werden menselijke cellen bevolkt. Dit zijn HeLa-cellen, die al lang geleden berucht waren voor het kweken van nakomelingen in de vorm van baarmoederhalskanker. Ja, dit is het oor uit de baarmoeder, vastgehouden door de appel.
"Biohacking is de nieuwe tuinbouw", zegt Andrew Pelling, directeur van het Pelling Biophysical Manipulation Laboratory aan de Universiteit van Ottawa. Pelling schuwt de huidige mode voor genetische en biochemische manipulatie en onderzoekt het gedrag van cellen wanneer hun fysieke omgeving verandert.
Het appeloor is gemaakt als een fictief werk, verwijzend naar het beroemde geval waarin het menselijk oor op de rug van een muis werd gekweekt, en de keuze van HeLa-cellen was opzettelijk provocerend. Maar de fusie van plant en dier die dit werk vertegenwoordigt, belooft veel voor regeneratieve geneeskunde, waar defecte lichaamsdelen kunnen worden vervangen door technische alternatieven.
Biomaterialen-ingenieurs die een alternatief voor onze eigen lichaamsweefsels creëren, hebben bijna altijd gewerkt aan dieren - varkens bijvoorbeeld - waarvan de organen vergelijkbaar zijn met die van ons. Het plantenrijk werd grotendeels verwaarloosd. Het biedt echter een enorme verscheidenheid aan architecturen, waarvan er vele kunnen voldoen aan de behoeften van de menselijke fysiologie. Het biedt ook een manier om afstand te nemen van dure merkgebonden biomaterialen: open source voor iedereen.
Het grootste probleem bij het maken van een orgaan is het ontwikkelen van materialen die in staat zijn om nieuwe cellen in het lichaam te behouden, de vorm en organisatie van het orgel te behouden. Bij een synthetische benadering kan een gegoten polymeersteiger de vorm hebben van een orgaan en vervolgens biologisch worden afgebroken naarmate nieuwe cellen deze geleidelijk vervangen. Of de cellen van het donororgaan kunnen worden uitgewassen totdat er geen "orgel-spook" - collageenstructuren zijn, die dan worden bevolkt door de eigen cellen van de patiënt. Kunstmatige en organische biomaterialen worden in ieder geval commercieel geproduceerd en zijn erg duur.
Op het gebied van biomaterialen veranderen elk jaar miljarden dollars van hand tot hand: botten, kraakbeen, huid en hele organen veranderen. Deze industrie trekt getalenteerde onderzoekers aan die bereid zijn te profiteren van hun intellectuele eigendom, maar de meerderheid van de wereld kan dat niet betalen. Er zijn bijvoorbeeld maar weinig mensen die $ 800 kunnen uitgeven aan een kubieke centimeter decellularized skin allotransplantaat om een ernstig gescheurde rotatormanchet te repareren, maar appels kunnen hetzelfde doen voor een cent voor hetzelfde volume.
Koop een rode appel in de supermarkt (of pluk uit de tuin), snij en was met zeep, en steriliseer dan in kokend water voor een vezelgaas dat klaar is om met menselijke cellen te werken. Onderhuids geïmplanteerd, vullen deze steigers zich snel met cellen uit het omringende weefsel, gevolgd door bloedvaten. Na acht weken zijn ze volledig compatibel met het lichaam; het immuunsysteem probeert ze niet eens af te wijzen. Een deel van de plant begint als een levend wezen te leven.
Hoewel een deel van het werk van Pelling genetische manipulatie vereist, gaat zijn enthousiasme meer over het fysiek manipuleren van cellen - ze aan te duwen met kleine naalden, ze uit te rekken met een laser of ze op te bergen in containers met verschillende vormen om te zien hoe ze zichzelf organiseren. De laatste benadering heeft waardevolle toepassingen voor complexe medische problemen zoals dwarslaesie.
Promotie video:
De kleine haarvaatjes in aspergestengels hebben de juiste maat en vorm voor herstel van het ruggenmerg. Pelling en zijn neurowetenschappers hebben aangetoond dat zenuwcellen van muizen goed groeien in deze kanalen, en hoewel implantaten van het ruggenmerg de neiging hebben om in het lichaam af te breken, doen plantvezels dat niet. "Ze is volkomen inert, net als titanium", zegt Pelling. Evenzo vormen rozenblaadjes perfect een steiger voor huidtransplantaties.
"Dit soort onderzoek is belangrijk omdat het de gereedschapskist vergroot", zegt Jeffrey Karp, biomaterialen-expert aan de Harvard School of Medicine. "Ontdekkingen als deze openen nieuwe kansen voor degenen die in de translationele geneeskunde werken."
Pelling's Lab is gevestigd in Canada, waar het profiteert van een loyale regelgevende omgeving. In tegenstelling tot Europa, dat sterk gekant is tegen genetisch gemodificeerde organismen (GGO's), of de Verenigde Staten, met zijn geschiedenis van controverse, moedigt Canada biohacking en gezondheidsonderzoek in het algemeen aan. In 2011 sponsorde het Canadese National Department of Health zelfs een symposium genaamd Our Post-Human Future, waar je kunt raden wat er werd besproken (uiteraard onze post-menselijke toekomst).
Om een medisch gebruik te vinden, moeten open source biomaterialen - zoals het recept voor ontcelde appel hierboven - verschillende teststadia doorlopen voor wettelijke goedkeuring. Als er aan het einde van dit proces geen winst wordt gemaakt, heeft de klinische proef particuliere financiering nodig. Wereldwijd kunnen betaalbare, lokaal geproduceerde en goedkope biomaterialen een doelwit zijn voor filantropen.
Hoewel voor sommige biologische onderzoeken gecertificeerde laboratoria en meerdere veiligheidsniveaus vereist zijn, laten velen hiervan af. Pelling's Lab ontwikkelt methoden waarmee het grote publiek mogelijke experimenten voor het laboratorium kan tweeten, of rechtstreeks de microscoop kan bedienen, of probeert het experiment thuis te repliceren met behulp van biohackingapparatuur voor thuis en algemeen beschikbare materialen.
"Stel je voor dat mensen cellulaire structuren zouden creëren op dezelfde manier waarop ze rekenkracht doneren aan SETI - de zoektocht naar buitenaardse intelligentie", zegt Pelling. "Iedereen zal verbaasd zijn over deze puzzel, en we zouden honderden omstandigheden kunnen testen."
Plaatsen zoals het laboratorium van Pelling beloven celmanipulatie op straat te brengen, of we dat nu leuk vinden of niet. Misschien is dit de toekomst die we het meest verdienen: plantengroeide organen.
Ik ben Groot.
ILYA KHEL
