Broskvävnad bildades från 3D-printade stamceller

Egenreferat. Broskskador som kan leda till artros är en växande folksjukdom i Sverige. Vi har tillsammans med kollegor vid Chalmers tekniska högskola och ortopedsektionen, Hallands sjukhus, Kungsbacka lyckats skapa broskvävnad genom att skriva ut stamceller med en 3D-printer. Det är en skrivare som kan skriva ut föremål i tre dimensioner och där utskriften och formen kontrolleras av en dator. Föremålet, i denna studie en broskbit, byggs upp genom att man skriver ut ett nätverk i lager på lager, där den utskrivna matrisen stabiliseras genom en kemisk reaktion med hjälp av tillsatt kalcium. Studien baseras på föryngrade broskceller som tillsammans med en matris kunde skrivas ut med precision med hjälp av 3D-printern.

Broskceller tagna från människor i samband med knäoperationer föryngrades i laboratoriet så att de återgick till att bli så kallade inducerade pluripotenta stamceller (iPS), som har potential att utvecklas till alla olika typer av celler. Dessa stamceller omslöts sedan av en matris bestående av bland annat nanocellulosa och alginat, varpå de med 3D-printer skrevs ut till en struktur. Efter utskriften fick stamcellerna återhämta sig och blev fler genom celldelning, varefter de behandlades med tillväxtfaktorer för att differentiera och bilda brosk. Broskbildningsprocessen från iPS har tidigare varit svår att återskapa eftersom brosket bildas sent under embryonalutvecklingen. I vår studie tog broskbildningen 5 veckor, vilket är jämförbart med den tid det tar under normal embryonal utveckling i människa. En viktig observation var också att cellantalet var kritiskt för att vävnad skulle bildas. Våra resultat indikerar att man kan bilda vävnad, som liknar brosk, från iPS genom 3D-printning.

Förhoppningen är att patienter med broskskador och artros i framtiden genom iPS-3D-printning ska kunna få läkande broskvävnad som exakt matchar patienten. Att på beställning kunna 3D-printa patientspecifik broskvävnad skulle kunna minska vårdkostnader och ge snabbare behandling av patienterna med broskskador. Vidare hoppas vi att broskvävnaden kan ha en överlägsen läkande förmåga, eftersom det är en ung vävnad som genom cellföryngringen via iPS är möjlig att få för patienter i olika åldrar, från ung till gammal.