Forgács Gábor a nyolcvanas években költözött ki az Egyesült Államokba, ahol több évtizedes egyetemi munka után olyan cégeket alapított, amelyek rövid idő alatt a háromdimenziós emberi és állati szövetnyomtatás éllovasai lettek. Az Organovo és a Modern Meadow kutatói különböző módszerekkel képesek például emberi fogyasztásra alkalmas „húst”, ruhára és táskára való „bőrt”, új gyógyszerek és gyógymódok tesztelésére használható, beteg májat, vagy éppen terápiás céllal beültethető, egészséges szervecskéket (organoidokat) „nyomtatni”.

Budapesti látogatásán arról beszélgettünk vele, hogy hol is tartanak ezek a fejlesztések, milyen akadályokba ütköztek a munka során, és összességében milyen jövőt vizionál a bioprintelésnek az eredetileg elméleti fizikusként végzett kutató.

#1 ORGANOVO – EGÉSZSÉGÜGY

Az Organovo tavaly nagyon rossz évet zárt, idén viszont úgy tűnik, a részvények kezdenek visszakapaszkodni, minek tudható ez be? És egyáltalán: mit kell tudni erről a cégről?

A vállalat célja az volt, hogy olyan szövetdarabkákat alkosson, amelyek élettanilag és felépítésükben hasonlítanak azokra, amelyeket mi emberek cipelünk magunkban, hogy aztán ezeken lehessen kipróbálni új gyógyszereket és gyógymódokat. Ez sikerült is. Az Organovo képes volt olyan májszövetet előállítani, amelyet 2015-ben piacra is dobott.

Olyan gyógyszereknél, amelyekről csak a piacra kerülésük után derült ki, hogy az emberre nézve mérgezőek, ezeken a háromdimenziós szövetdarabokon tesztelve rögtön kimutatható volt, hogy veszélyesek. Képzeljük el: még az állati és emberi klinikai kísérletekben is pozitív eredményt mutattak, és csak akkor derült ki, hogy baj van, amikor az emberek elkezdték megvenni a terméket – ez a mi fejlesztésünkkel elkerülhető lett volna.

Az átütő siker mégsem jött el, és nagyon sokáig nem értettük, hogy miért. Tavaly aztán egy konferencián, amelyen a világ vezető gyógyszercégei és a bioprintelésben érdekelt, az Organovóhoz hasonló, alternatív megoldást kínáló vállalatok vettek részt, becsületesen megmondták, miért nem kelendő a fejlesztésünk. „Igen, a termék nagyon jó, de én” – mondja a gyógyszergyár – „egy fél óra alatt tízezer vegyületet tudok tesztelni és ez fillérekbe kerül. Ráadásul az infrastruktúra adott, minden automatizáltan történik, míg a maguk technológiájával ugyanez körülbelül 7 ezer dollár lenne.”

Mire én azt válaszoltam: rendben, de te jelenleg Petri-csészéket használsz, a májsejtek két dimenzióban vannak lefektetve, egy vonal mentén találkoznak egymással, és ez bizony egyáltalán nem hasonlít az emberi májra. „Ez igaz – mondta a gyógyszercég –, lehet hogy nagyobb hibával dolgozunk, de így sokkal olcsóbb, és sokkal gyorsabb.”

Egyszerűen nem akartam hinni a saját fülemnek. Azok kétdimenziós sejtkultúrák, amelyekben a májsejtek mindössze pár napig élnek, és egyáltalán nem hasonlítanak az emberi májra! Mégis ezt választják, mert sokkal olcsóbb megoldás a gyógyszerek tesztelésére, és sok-sok éve így csinálják.

A távlati cél közben az maradt, hogy szerveket gyártsunk. Az merő fantazmagória, és szükség sincs rá, hogy olyan tüdőt, vesét, májat állítsunk elő, mint amelyek bennünk dolgoznak. Ideiglenesen viszont fenn lehet tartani ezeknek a szerveknek a működését.

Az egyik vonal ezen a téren a terapeutikus, azaz hogyan lehet meggyógyítani úgy egy beteg szövetet, szervet, hogy ne csak gyógyszerben gondolkozzunk. Teljesen személyre szabottan, a páciens saját sejtjeiből készítünk egy „ragtapaszt” (patch), amit rárakunk a beteg májra, és az addig fenntartja az életfunkciót, amíg nem találnak egy donort. A donorszervezetek kifulladóban vannak, nagyon nehéz szervhez jutni, így ez az elképzelés nagyon ígéretes, de még nem megy sorozatgyártásban.

Egy elhalóban lévő májra ragasztották rá a májszövetecskét, az hét nap alatt beépült, és elkezdte azokat a funkciókat mutatni, mint az egészséges máj. A máj mellett a vese és a belek ilyetén kezelésének kutatása is nagyon ígéretes eredményeket mutat.

Innen jött az újabb ötlet, hogy ne csak egészséges májat gyártsunk, amelyen a vegyületeket tesztelik (ez a fent említett toxikológiai vonal), de beteg májakat is, amelyeken ki lehet próbálni a megvalósításhoz közel álló gyógyszereket, gyógymódokat. Ez angolul az úgynevezett disease modelling: ilyet már a gyógyszergyárak sem tudnak, hiszen a Petri-csészében lévő kétdimenziós szövet a betegséget már végképp nem fogja modellezni.

Így aztán ez lett a két fő irány: a betegség modellezése a gyógyszercégeknek, illetve a donorszervi vonal, fenntartani az életfunkciókat.

A részvények valóban nagyon mélyen voltak, de mióta két hete Európában vagyok, azt látom, hogy most nagyon megugrottak, és ez vélhetően éppen annak tudható be, hogy a (potenciális) befektetők vevők az új irányvonalra.

Forrás: Organovo

Lehet csökkenteni a gyógyszerek tesztelésének költségét, hogy az Organovo módszere ne csak az ígéretes vegyületek esetén érje meg a cégeknek, hanem az eredeti, több tízezer jelöltnél is?

Nehéz, hiszen ezen szövetek legyártása komoly infrastruktúrát igényel. Ma egy gyógyszer piacra dobása 10–12 év és 2,5–3 milliárd dollár. Az Organovo megoldása egyszerre olcsóbb, mint ahogy jelenleg a gyógyszergyárak csinálják, és mégse olcsóbb. A vizsgált vegyületeknek a 90 százaléka kidobható, és akkor még azokról nem beszéltünk, amelyekről a tesztek azt mutatják, hogy működnek, majd piacra kerülés után kiderül róluk, hogy veszélyesek.

Éppen ez történt bő egy évtizede a világ egyik legnagyobb gyógyszercégével, a Pfizerrel: többen meghaltak, miután piacra dobtak egy terméket, ebbe pedig majdnem a vállalat is belebukott, a 100 ezer alkalmazott közel felét el kellett bocsátaniuk. Úgy tűnik ahhoz, hogy egy ilyen mamutcég teljesen profilt váltson, az kell, hogy a csőd szélén álljon, különben a váltás lassan megy végbe. Rövid távon látványos változást kicsiholni belőlük szinte lehetetlen.

#2 MODERN MEADOW – DIVAT

Honnan jött a „bőrkészítés” ötlete a Modern Meadow cég szárnyai alatt? Mennyiben tér el ez a megoldás a szövet- és szervnyomtatástól?

Amikor az Organovo technológiája megvolt – az egészségügyre kihegyezve, humán alkalmazásban –, azon kezdtünk el gondolkodni, hogy mire lehetne ezt még használni? Teljesen mindegy volt, hogy emberi vagy állati szövetet állítunk elő, főleg, hogy utóbbi esetében a rizikó is kisebb. Így kezdtünk el „bőrt” csinálni: magyarul kissé szerencsétlen a kifejezés, hiszen angolul skin és leather [az élő bőr és a már feldogozott, nem élő alapanyag – a szerk. megjegyzése], két különböző jelentés, mi pedig az utóbbit akartuk előállítani.

A kutatás során először arra jöttünk rá, hogynem kell nekünk az egész, komplikált bőrszövet (skin), elég azokat a sejteket előállítani, azokkal játszani, amelyek a kollagént, vagyis a bőr fő alkotóelemének számító fehérjét termelik. Utána viszont rájöttünk, hogy növesztéssel még így sem tudunk bőrt létrehozni úgy, hogy az gazdaságos legyen, így ez a cég jelenleg nem is foglalkozik sejttenyésztéssel.

Ehelyett rekombinatív úton történik a kollagén gyártása, génmódosított élesztőgombákkal, és ilyen hatékonysággal és áron csak a Modern Meadow készíti az anyagot. És a bőr egyszerű, kétdimenziós geometriája miatt igazából nyomtatásra sincs szükség.

Hogy néz ki az előállítási folyamat, és mi az a „titkos szósz”, amelyből a Modern Meadow képes a leghatékonyabban kollagént előállítani?

Az élesztő megtermeli a kollagént, és a verseny ott van, hogy milyen konstrukciót tudok bevinni az élesztőbe, és hogy melyik az az élesztőtörzs a sok közül, amelyik a legalkalmasabb erre – csak ennek kutatása eltartott 2–3 évig. A másik kérdés, hogy hogyan tudom növelni a hozamot. Ennek van egy elméleti határa, mert ezek az élesztők nem tudják kiválasztani a kollagént.

Míg a mi szervezetünk sejtjei legyártják a kollagént, és ki is cipelik a sejten kívülre, itt nem ez történik.

Ez az a bizonyos szósz, amelyben viszont még benne van mindenféle más anyag is, így meg kell tisztítani és kiszedni belőle a kollagént. Ez egy komoly bűvészkedést igénylő mérnöki feladat.

A Modern Meadow most jutott el oda, hogy olyan mértékben tudja megtisztítani ezt a pépet, hogy ki tud nyerni annyi kollagént, ami már gazdaságossá teszi a folyamatot. Ekkor még azonban csak a kollagén molekulái vannak meg, ezek a picike, 300 nanométer hosszú, hármas spirálú molekulák. A zseniális benne az, hogy megfelelő körülmények között ezek fibrillálódnak, összeállnak, egyre vastagabb és egyre hosszabb szálakat alkotnak, aztán ezek is egymásba gabalyodnak kémiai és fizikai módon is, és egy baromi erős anyag jön létre. Erre az anyagra pedig akkora a kereslet, hogy legrosszabb esetben csak ebből is meg fog élni a Modern Meadow.

És mikor lesznek mindebből ténylegesen kapható „bőrtermékek”?

A luxus divatházakkal kötött együttműködések alapján az a terv, hogy 2019 harmadik negyedévében bemutatunk egy ilyen kollekciót. Magát a bőr (leather) kifejezést nem használhatjuk a termékre, így az új anyag neve „Zoa”.

Példaképp egy állatról lenyúzott bőr esetén a gerinctől oldalra haladva akár csak tíz centiméteren belül is megváltoznak az anyag tulajdonságai. Ez a Zoa esetén állandó lehet. Nincs veszteség sem, hiszen rögtön olyanra képezzük ki, amilyenre kell. Funkcionalizálni is lehet, például lehetőség van bizonyos részecskéket, úgynevezett kvantumpontokat belerakni, amelyek bizonyos hullámhosszú fénnyel megvilágítva fluoreszkálnak.

Ez a hamisítás ellen kiváló védelem lehet a divatcégeknek, ha piacra dobnak egy drága ridikült, és szeretnék, ha azt meg lehetne különböztetni a kínai másolatoktól. A hadsereg számára is van benne potenciál: ki lehet úgy képezni az anyagot, hogy a katona kevésbé izzadjon benne, esetleg optikailag láthatatlanná tegye.

#3 FORK&GOOD – HÚSPIAC

A Modern Meadow eredetileg emberi fogyasztásra alkalmas hústermékeket is szeretett volna előállítani, mi lett ezzel a kezdeményezéssel?

Állati izomszövetből elvben lehetséges húst csinálni: 2011-ben viszont még úgy tűnt, hogy nem tudjuk olyan áron előállítani, amiből a cég megél, ez akkor még túl korai volt. Ez persze nem zavarta azt a holland úriembert, Mark Postot, akit a Google egyik alapítója, Sergej Brin támogatott 700 ezer dollárral. A cél esetükben viszont csak az volt, hogy demonstrálják, elvben lehetséges emberi fogyasztásra alkalmas állati szövetet előállítani laboratóriumi körülmények között. Ez sikerült is: Post csinált egy rendkívül drága hamburgert, amit aztán 2013-ban közönség előtt elfogyasztott.

Ez pedig nagy port kavart – nagyobbat, mint előtte két évvel a TedMed orvosi konferencián tartott előadásom, amelyen én fogyasztottam el az általam nyomtatott hússzeletkét. [Az alábbi videón 4:18-tól – szerk.]

Mindezen okokból a Modern Meadow a bőrgyártás irányába ment el, ugyanakkor máig az egyetlen cég, amelynek az emberi fogyasztásra alkalmas, laborban készült „hús”, a clean meat terén bejegyzett szabadalmai vannak.

A húspiac egy közel 1 trillió dolláros piac, ennél nagyobb alig van. Ma viszont már számos cég foglalkozik laborbeli húselőállítással. Úgy gondolom, sikerült átlendülni azon a kritikus ponton, ahonnan nincs visszaút: a világ legnagyobb húsgyártói is beszálltak befektetőként erre a területre.

Így viszont 2011-gyel szemben már van konkurencia és verseny is…

Ez igaz, de remélhetőleg nincs mitől félnünk. Egyrészt csak nekünk vannak szabadalmaink. Másrészt elnézve, hogy mit csinálnak jelenleg ezek a cégek, azt látom, hogy a legtöbben éppen onnan kezdik, ahonnan egykor a Modern Meadow tette. Viszont mi már tudjuk, hogy akkor miért nem tudtuk megcsinálni. Bár azóta egy csomó tényező változott, és ma már az ehető hús állat nélküli előállításának realitása nem nulla, mint egykor volt, még így is rengetegen fognak útközben elvérezni. Mi is egy évet gondolkodtunk rajta, hogy újra belevágjunk-e. Itt segített az elméleti fizikusi hátterem, mert hetekig számolgattam, mi kell ahhoz, hogy gazdaságosan meg lehessen csinálni.

Melyek a legfőbb kihívások e téren?

A legfőbb kihívás az ár. Elméletileg minden megvan hozzá, hogy meg lehessen csinálni, de ez az a pont, ahol az elméleti fizikus átadja a stafétát a mérnöknek, aki ezt meg is valósítja: olyan folyamatokat tökéletesít, amiket eddig még soha nem használtak, mert nem volt rá szükség.

Viszont amikor egy kilogramm hús a boltban 1000 forintba kerül, akkor már nem lehet ilyen magas árat elkérni az „alapanyagért”. Eddig nem volt igény, nem volt motiváció, hogy olyan gyártási folyamatot fejlesszenek, amellyel tömegesen lehet, a jelenleginél sokkal olcsóbban sejteket növeszteni. Most lett rá igény.

Forrás: Zoa

Azt mondta, hogy 2011 óta rengeteg dolog változott, ami által az ehető hús előállítása elérhető közelségbe került. Melyek ezek?

Történt egy olyan tudományos ugrás, egy olyan új megközelítés, ami miatt azt gondolom, hogy lehetséges gazdaságosan előállítani ehető húst. Ha egy éve valaki megkérdezi, van-e realitása, azt mondom nincs. Hogy mi változott az elmúlt évben, annak viszont csak egy részéről beszélhetek.

Minden sejtet három dimenzióban kell növeszteni: ez nem egy új felismerés, de sokáig csak olyan áron lehetett megoldani, hogy az a gyakorlatban szinte kivitelezhetetlen volt. A legtöbb emlős sejt tapadó sejt, ahhoz, hogy életben maradjon, ahhoz hogy funkcionáljon, osztódjon, valahová le kell tapadnia. Az élő szervezetben egymáshoz tapadnak. Két dimenzióban azért lehetséges növeszteni ezeket a sejteket, mert a Petri-csészék felülete olyan anyaggal van bevonva, amihez a sejtek tudnak tapadni. Három dimenzióban viszont úszkálnak a sejtek, nem tapadnak semmihez, így nem is lehetne ezeket növeszteni. Élesztőt és baktériumokat persze lehet, mert azoknak nem kell tapadniuk, de az izomsejtnek tapadniuk kell a sikeres tenyésztéshez.

Ez jó megoldás mindaddig, amíg nem a sejtre magára van szükségem, hanem arra az anyagra, amit kiválaszt (pl. inzulin). Ha viszont a sejtekre van szükség, növesztés után le kellene választanom őket ezekről a mikrohordozókról, ennek során pedig azok sérülnének, így ez az út nem járható.

Aztán jött a felismerés, már a Modern Meadow szárnyai alatt, hogy ehető mikrohordozókat kell csinálni. Így nem kell leszedni róluk a sejteket, és azok nem sérülnek, hanem fel lehet őket használni – erre már van szabadalmunk is.

Komoly kihívást jelent az is, hogy az emlőssejtjek növesztéséhez egy szérumra van szükség, amit borjúembriók vérének lecsapolásával nyernek ki. A clean meat alapvetése szerint azonban semmi nem származhat döglött állatokból. Hogyan lehet akkor helyettesíteni ezt a szérumot, amiben minden benne van, ami egy sejt növekedéséhez szükségeltetik? Ezt még ma sem tudjuk teljesen pontosan, annyira bonyolult. Bizonyos sejtípusokra sikerült analizálni és megoldani, de univerzális alternatíva még nincs. És a húshoz nemcsak izomszövet kell, hanem kell zsír is meg kötőszövet, ezekhez mi az a tápszer, amit tudunk használni?

Ezek azok a tudományos feladatok, amiket úgy tűnik, hogy sikerült megoldani, ezek teszik lehetővé, hogy gazdaságosan elő lehessen állítani a húst.

Ez mikor következik be?

Számításaim szerint körülbelül 3–5 év múlva. Ez persze még nem az a szint lesz, amikor a többség számára elérhetővé válik a termék. Inkább mint a bőr esetében: lesz jövőre egy bemutató, és ezt követően luxustermékként már megvásárolhatóvá válik a Zoa.

Hogy kézzel foghatóvá tegyem: a Modern Meadow pár éve csinált egy tortillaszerű chipset (meat chip), ami közel 70 százalék fehérjét tartalmazott. Ilyen hús ugye nem létezik, viszont teljesen hús íze volt, nagyon finom lett. Körülbelül száz készült belőle, darabja fél gramm és az ára 100 dollár volt, vagyis ennek kilója 200 ezer dollár lett volna. Ha ezt sikerülne legalább kilónként ezer dollára letornászni, az már nem lenne teljesen nevetséges, közelebb állna a realitásokhoz. Sokan még mindig nem tudnák kifizetni, de már lenne olyan, aki ennyit hajlandó érte adni.

Forgács Gábor és a szerzők az Auguszt Cukrászda kertjében

A szabályozás hova sorolja be ezt a terméket?

Ez egy nagyon jó kérdés. Ennek eldöntésére az Egyesült Államokban már létrejött egy munkacsoport, amelynek tagjai az amerikai mezőgazdasági minisztérium (USDA), az élelmiszer- és gyógyszerfelügyeleti hatóság (FDA), a húsgyárak és a clean meat cégek képviselői. Szabályozásra szükség van, de ez nem lesz könnyű feladat.

Mert ezek a húsgyárak ugyan befektetnek a területre, és látják, hogy elkerülhetetlen a változás, sok mindent meg fognak tenni annak érdekében, hogy legalább késleltessék a clean meat piacon való megjelenését. Az amerikai farmerek szövetsége például most azért lobbizik, hogy a hús szót semmilyen formában ne lehessen felhasználni – így viszont a clean meat sem lehet majd meat, vagyis hús, kell majd neki egy új márkanév, ahogy a bőr és a Zoa esetében történt.

***

A Fork&Good mögött erős csapat áll. Alapító tag például a világhírű „szövetmérnök”, Anthony Atala is, akit a Scientific American a sejt-, szövet- és szervregeneráció terén nyújtott munkásságáért díjazott 2011-ben, és akinek eredményeit a Time magazin többször is az év legjelentősebb egészségügyi áttörései közé sorolta. Mint Forgács Gábor elmondta, Atala-t szerencsére nem kellett különösebben győzködni, hogy csatlakozzon a kezdeményezéshez.

A kiemelt kép forrása: TedMed/Youtube.

A szövegben Forgács Gábor kérésére kisebb javításokat eszközöltünk, a korábbi hibákért ezúton is elnézést kérünk.

A szerzők