Γιάννης Παπαντωνίου – Αναπληρωτής καθηγητής, Πανεπιστήμιο KU Leuven, Βέλγιο
Μια ευρωπαϊκή επιστημονική ομάδα, της οποίας ηγείται ο Έλληνας χημικός μηχανικός Γιάννης Παπαντωνίου, στοχεύει στο εγγύς μέλλον στη μαζική παραγωγή εξατομικευμένων ανθρώπινων ιστών και οργάνων.
Συνέντευξη: Κοσμάς Ζακυνθινός
Kύριε Παπαντωνίου, θέσατε τις βάσεις σε μια μέθοδο που μπορεί να φέρει πραγματική «επανάσταση» στην αποκατάσταση μεγάλων τραυμάτων στα οστά ενός ανθρώπου. Πόσο κοντά είμαστε στην μαζική παραγωγή εξατομικευμένων οστικών εμφυτευμάτων και τι σημαίνει αυτό για την επιστημονική κοινότητα αλλά και για τους ασθενείς;
Η ερευνητική μας δουλειά επικεντρώνεται στη δημιουργία αυτολόγων εμφυτευμάτων. τα οποία δημιουργούνται μέσω της σύνθεσης οργανοειδών από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς. Η αναγεννητική θεραπεία βρίσκεται ακόμα σε ερευνητικό στάδιο και αυτή την περίοδο μελετάται στο επίπεδο των μεγάλων ζώων.
Η παραγωγή τέτοιων εμφυτευμάτων μέχρι πρόσφατα γινόταν μέσω χειρωνακτικών πρωτοκόλλων. Η μαζική τους παραγωγή χρειάζεται τη συνέργεια πολλών τεχνολογιών. Στην ουσία χρειάζεται τη δημιουργία μιας αυτοματοποιημένη γραμμής παραγωγής οργανοειδών (οργανοειδή ονομάζονται μικρο-ιστοί οι οποίοι μπορούν να παραχθούν μέσω της διαφοροποίησης βλαστικών κυττάρων). Το πρόγραμμα JointPromise προσπαθεί να κάνει ακριβώς αυτό. Επομένως θα έλεγα ότι μέσα στην επόμενη δεκαετία η τεχνολογία αυτή θα αρχίσει να έχει αντίκτυπο σε πληθυσμούς ασθενών.
Το πρόγραμμα JointPromise, που εγκρίθηκε από την Ε.Ε. στο πλαίσιο του Horizon 2020, με 8 εκατομμύρια ευρώ, έχει συνενώσει τουλάχιστον 60 άτομα από κορυφαίες ερευνητικές ομάδες. Ποια η γνώση που έχετε αποκομίσει ερευνητικά από την πολύτιμη αυτή βιολογική βάση;
Η ερευνητική δραστηριότητα του προγράμματος αυτού εστιάστηκε στον σχεδιασμό αλλά και στη δημιουργία ενός μίνι-εργοστασίου για την παραγωγή σκελετικών οργανοειδών. Η γνώση που χτίζεται έχει να κάνει με τη σύζευξη ρομποτικής, βιοαντιδραστήρων αλλά και συστημάτων βιοεκτυπωτών έτσι ώστε να παραχθούν στην απαιτούμενη κλίμακα για γενικευμένη χρήση.
Οι προ-κλινικές δοκιμές αυτής της υποδομής σε οστεοχόνδρινα τραύματα χοίρων είναι σχεδιασμένη για το 2024 οπότε σύντομα θα έχουμε μια καλύτερη εικόνα πάνω στην απόδοση αυτής της προσέγγισης.
Η ανάγκη για μοσχεύματα, είτε πρόκειται για μεμονωμένα όργανα, είτε για ολόκληρους ιστούς αυξάνεται καθημερινά. Στην παρούσα φάση, ποιες οι προτεραιότητες της ερευνητικής ομάδας του JointPromise;
Η προτεραιότητα της ομάδας μας είναι να θέσουμε σε λειτουργία τη «μονάδα παραγωγής ιστών –φτιαγμένων με οργανοειδή» στο πανεπιστημιακό νοσοκομείο του KU Leuven.
Σε δεύτερο στάδιο θέλουμε να εμφυτεύσουμε σε χοίρους τα εμφυτεύματα που θα έχουν παραχθεί-βιοεκτυπωθεί από την μονάδα αυτή. Θα είναι μια από τις πρώτες δοκιμές στην Ευρώπη όπου «τυπωμένοι ζωντανά σκελετικά εμφυτεύματα» θα εξεταστούν σε αυτή τη κλίμακα.
Ποιες χώρες διαθέτουν τις υποδομές για τη δημιουργία γραμμών παραγωγής ζωντανών προϊόντων;
Πρωτοπόροι στον τομέα αυτό με στρατηγικές επενδύσεις και (public-private) πρωτοβουλίες μπορούμε να δούμε στην Ολλανδία και Βέλγιο, Μ. Βρετανία και Γερμανία, και πρόσφατα βλέπουμε σημαντικές κινήσεις και στη Σουηδία/Δανία, ενώ στη Νότια Ευρώπη, η Ισπανία έχει επίσης να επιδείξει σημαντικές προσπάθειες στην ανάπτυξη προηγμένων θεραπειών.
Πόσο εφικτό θα είναι στο μέλλον να υπάρξει η δυνατότητα παραγωγής τέτοιων προϊόντων από τα ίδια τα νοσοκομεία προς όφελος των ασθενών;
Το μοντέλο παραγωγής ζωντανών εμφυτευμάτων αλλά και κυτταρικών προϊόντων ακόμα δεν έχει αποκρυσταλλωθεί. Η πολυπλοκότητα των προϊόντων αυτών, αλλά και η περιορισμένη δυνατότητα μεταφοράς τους από κεντρικές μονάδες παραγωγής στα νοσοκομεία συντελεί στη δημιουργία «point of care» λύσεων. Αυτό σημαίνει ότι χώροι παραγωγής τέτοιων προϊόντων είτε εντός νοσοκομείων που θα έχουν (GMP facilties) είτε σε μονάδες παραγωγής που θα εξυπηρετούν δίκτυα νοσοκομείων που να βρίσκονται σε μικρή απόσταση.
Η μηχανική των ιστών και η αναγεννητική ιατρική ως κλάδος παρουσιάζει τεράστιες δυνατότητες για τη μελλοντική υγεία. Τι ισχύει με την διεπιστημονική κατάρτιση, συνεργασία και ανταλλαγή γνώσεων στον τομέα αυτό;
Και οι δυο κλάδοι είναι ιδιαίτερα διεπιστημονικοί. Προκειμένου οι κλάδοι αυτοί να προσφέρουν στους ασθενείς βιώσιμες ιατρικές λύσεις χρειάζεται ανθρώπινο δυναμικό που να έχει την αντίστοιχη κατάρτιση. Αυτή τη στιγμή, η έλλειψη καταρτισμένου ανθρώπινου δυναμικού έχει αναγνωριστεί ως ένα bottleneck για την περαιτέρω ανάπτυξη του χώρου σε επίπεδο «βιομηχανίας». Τα τελευταία δυο χρόνια βλέπουμε αρκετή δραστηριότητα στο κομμάτι της εκπαίδευσης με πολλά ευρωπαϊκά προγράμματα μεταπτυχιακών σπουδών να εστιάζουν αποκλειστικά στο τομέα αυτό. Αυτό απαιτεί βέβαια τη συνεργασία διαφορετικών σχολών και τμημάτων και σε μερικές περιπτώσεις διαφορετικών πανεπιστήμιων προκειμένου να καλυφτεί όλο το γνωστικό αντικείμενο.
Ο τομέας του BioNanoTech εμφανίζει πολυσχιδή και σημαντική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Σταχυολογώντας, ποιες είναι οι κορυφαίες έως τώρα ανακαλύψεις και τι αναμένουμε στο μέλλον;
Θα έλεγα η δημιουργία in vitro μοντέλων (οργανοειδών) των πρώτων σταδίων ανάπτυξης του εμβρύου (gastruloids), αλλά και η δημιουργία κυτταρικών θεραπειών (CAR-T) για την καταπολέμηση αιματολογικών καρκίνων.
Η τεχνητή νοημοσύνη, που εξελίσσεται ταχύτατα, βρίσκει εφαρμογή και στις διάφορες ειδικότητες της Ιατρικής. Ποια η πρόβλεψη σας για το εγγύς μέλλον; Είναι «σύμμαχος» ή «εχθρός»;
Αυτό είναι ένα αρκετά σύνθετο ζήτημα και μπορεί να εξεταστεί με διαφορετικό τρόπο σε κάθε παράδειγμα. Θα έλεγα ότι η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί κάλλιστα να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο όπου θα εξασφαλίζει την ποιότητα προϊόντων η διαγνώσεων και θα λειτουργήσει ως ένα σκαλοπάτι για την ποσοτικοποίηση του χώρου. Σε καμία περίπτωση δε θα έλεγα ότι πρέπει να αποτελέσει νομοτελειακή λύση σε επίπεδο λήψης αποφάσεων ή ακόμα και διαγνώσεων.
Ποιες ειδικότητες της Ιατρικής «απειλεί» η τεχνητή νοημοσύνη;
Κατά την γνώμη θα έπρεπε να εξετάσουμε πως η χρήση τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να παρουσιάσει νέες ευκαιρίες για ανάπτυξη και ακόμα και νέες θέσεις εργασίας. Ξεκάθαρα αν το δούμε το θέμα ανταγωνιστικά υπάρχουν ειδικότητες σε όλα τα φάσματα εργασίας υψηλής εξειδίκευσης που μπορεί να απειλούνται. Θα έλεγα ότι το πιο πιθανό είναι να επέλθει μια ποσοτικοποίηση πολλών τομέων διάγνωσης αλλά δε θα έλεγα ότι θα μπορούσε κάποιος να εμπιστευθεί αποκλειστικά συστήματα «μηχανικής μάθησης» και «τεχνητής νοημοσύνης».
Ξεκινήσατε τα πρώτα σας «βήματα» από την Πάτρα. Πιστεύετε ότι θα μπορούσε να υποστηριχτεί στη χώρα μας η ερευνητική σας δραστηριότητα; Πόσο εφικτό είναι να αλλάξει η κατάσταση στην Ελλάδα;
Η ανώτατη εκπαίδευση στην Ελλάδα εξακολουθεί να είναι πολύ υψηλού επιπέδου με τα δημόσια πανεπιστήμια να κάνουν εξαιρετική δουλειά στην εκπαίδευση νέων ερευνητών. Όμως η παραγωγή και συντήρηση τέτοιων υποδομών απαιτεί τη συνέργεια όχι μόνο ιδιωτικού και δημόσιου τομέα αλλά και «αειφόρα» χρηματοδοτικά εργαλεία.
Οι εξελίξεις στην αναγεννητική ιατρική, τη μηχανική ιστών και την έρευνα των βλαστοκυττάρων είναι ραγδαίες. Ποιες οι φιλοδοξίες και οι στόχοι σας; Σε ποιο σημείο θα θέλατε να φτάσει το πεδίο έρευνας αλλά και να βρει εφαρμογή στα επόμενα χρόνια;
Η φιλοδοξία της ομάδας μας είναι να καταφέρουμε να μεταφράσουμε βιώσιμα και σε κλίμακα τις ερευνητικές λύσεις που δημιουργούμε σε ασθενείς στα επόμενα 5-10 χρόνια. Σε πιο βασικό ερευνητικό επίπεδο φιλοδοξούμε να φέρουμε πιο κοντά στο προκλινικό στάδιο εμφυτεύματα που παράγονται με τη χρήση επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων (iPS Cells). Αυτό σημαίνει ότι θα περάσουμε από το μοντέλο της αυτόλογης θεραπείας (χρηση κυττάρων του ίδιου του ασθενή) σε αυτό της αλλογενεικής θεραπείας που πιθανόν θα αλλάξει και όλο το μοντέλο παραγωγής, επιτρέποντας την επαύξηση της κλίμακας παραγωγής τέτοιων προϊόντων.
Who is Who
- Ο Γιάννης Παπαντωνίου είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο KU Leuven στο Βέλγιο. Είναι επικεφαλής του εργαστηρίου Μηχανικής Ιστών του τμήματος Εξέλιξης και Αναγέννησης στην Ιατρική Σχολή. Είναι επίσης επισκέπτης ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστημών Χημικής Μηχανικής στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας. Είναι Χημικός Μηχανικός, απόφοιτος του Πανεπιστημίου Πατρών, με διδακτορικές σπουδές στο τμήμα Βιοχημικής Μηχανικής του Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου ως υπότροφος του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών, ενώ η μεταδιδακτορική του ερευνητική δραστηριότητα συνεχίστηκε στο KU Leuven μέσω υποτροφίας του Φλαμανδικού Ιδρύματος Έρευνας.
- Είναι συντονιστής του ευρωπαϊκού έργου Η2020 “Jointpromise”, ενώ συμμετέχει σε εθνικά και άλλα ευρωπαϊκά προγράμματα. Είναι Επιστημονικός Συντονιστής του Prometheus που αποτελεί μια διατμηματική πλατφόρμα του Leuven R&D που έχει ως στόχο τη μετάφραση ευρημάτων βασικής έρευνας σε βιώσιμες κλινικές λύσεις.
- Έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 50 ερευνητικές εργασίες σε κορυφαία επιστημονικά περιοδικά (όπως τα “Advanced Science”, “Biomaterials”, “Biofabrication”), ενώ έχει προσκληθεί ως ομιλητής σε πολλά επιστημονικά συνέδρια.
