I ett laboratorium med högt tak finns det ett öra på en skål i en metalllåda. Det är faktiskt en bit äpple, snidad i form av ett örat, men inte riktigt ett äpple heller; cellulosa tvättades från äppelcellerna, och humana celler befolkades i stället. Det här är HeLa-celler, ökända för länge sedan att odla avkommor i form av livmoderhalscancer. Ja, det här är örat från livmodern som ägs av äpplet.
"Biohacking är den nya trädgårdsodlingen", säger Andrew Pelling, chef för Pelling Biophysical Manipulation Laboratory vid University of Ottawa. Pelling undviker det nuvarande sättet för genetisk och biokemisk manipulation och undersöker beteendet hos celler när deras fysiska miljö förändras.
Äppleörat skapades som ett verk av fiktion, med hänvisning till det berömda fallet där det mänskliga örat odlades på baksidan av en mus, och valet av HeLa-celler var medvetet provocerande. Men sammansmältningen av växt och djur som denna bit representerar lovar mycket för regenerativ medicin, där defekta kroppsdelar kan ersättas med tekniska alternativ.
Biomaterialingenjörer som skapar ett alternativ till våra egna kroppsvävnader har nästan alltid arbetat med djur - till exempel grisar - vars organ liknar vårt. Växtriket försummades till stor del. Det erbjuder emellertid ett stort utbud av arkitekturer, av vilka många kan tillgodose människans fysiologiska behov. Det erbjuder också ett sätt att röra sig från dyra egna biomaterial: öppen källkod för alla.
Det huvudsakliga problemet med att skapa ett organ är att utveckla material som kan bevara nya celler i kroppen, upprätthålla organets form och organisation. I ett syntetiskt tillvägagångssätt kan ett format polymerställning formas som ett organ och sedan bionedbrytas när nya celler gradvis ersätter det. Eller cellerna i givarorganet kan tvättas ut tills det inte finns något "orgelspöke" - kollagenstrukturer, som sedan kommer att befolkas av patientens egna celler. I vilket fall som helst produceras konstgjorda och organiska biomaterial kommersiellt och är mycket dyra.
Inom biomaterial förändras miljarder dollar från hand till hand varje år: ben, brosk, hud och hela organ förändras. Den här branschen lockar begåvade forskare som är villiga att tjäna på sin immateriella egendom, men majoriteten av världen har inte råd. Till exempel kan få människor spendera 800 dollar på en kubikcentimeter decellulariserad hud allograft för att reparera en dåligt trasig rotatorkuff, men äpplen kan göra samma sak för en cent för samma volym.
Köp ett rött äpple från mataffären (eller plocka från trädgården), skiv och tvätta med tvål och sterilisera sedan i kokande vatten för ett fibernät som är redo att arbeta med mänskliga celler. Implementerade under huden fylls dessa ställningar snabbt med celler från den omgivande vävnaden följt av blodkärl. Efter åtta veckor är de helt kompatibla med kroppen; immunförsvaret försöker inte ens avvisa dem. En del av växten börjar leva som ett levande varelse.
Medan vissa av Pells arbete kräver genetisk manipulation, är hans entusiasm mer i fysisk manipulation av celler - nudding dem med små nålar, sträcker dem med en laser, eller omsluta dem i behållare av olika former för att se hur de organiserar sig. Det senare tillvägagångssättet har värdefulla tillämpningar för komplexa medicinska problem såsom paraplegi.
Kampanjvideo:
De små kapillärerna i sparrisstammarna har rätt storlek och form för ryggmärgsreparation. Pelling och hans neurovetenskapsmän har visat att musens nervceller växer bra i dessa kanaler, och medan ryggmärgsimplantat tenderar att bryta ner i kroppen, gör växtfiber inte. "Hon är helt inert - som titan," säger Pelling. Likaså bildar rosenblad perfekt byggnadsställningar för hudtransplantat.
"Den här typen av forskning är viktig eftersom den expanderar verktygslådan," säger Jeffrey Karp, biomaterialekspert vid Harvard School of Medicine. "Upptäckter som dessa öppnar nya möjligheter för dem som arbetar inom translationell medicin."
Pelling's Lab är beläget i Kanada, där det drar nytta av en lojal regleringsmiljö. Till skillnad från Europa, som har en stark motstånd mot genetiskt modifierade organismer (GMO), eller USA, med sin kontrovershistoria, uppmuntrar Kanada biohacking och hälsoforskning i allmänhet. 2011 sponsrade Canadas nationella hälsoavdelning till och med ett symposium som heter Our Post-Human Future, där du kan gissa vad som diskuterades (vår post-mänskliga framtid, uppenbarligen).
För att hitta medicinskt bruk måste biomaterial med öppen källkod - som det decellulariserade äpplereceptet ovan - gå igenom flera stadier av testning för godkännande av lagstiftningen. Om ingen vinst ser i slutet av denna process, kommer den kliniska prövningen att behöva privat finansiering. Globalt kan prisvärda, lokalt producerade och billiga biomaterial mycket väl vara ett mål för filantroper.
Vissa biologiska studier kräver certifierade laboratorier och flera säkerhetsnivåer, men många överger detta. Pelling's Lab utvecklar metoder som gör det möjligt för allmänheten att tweeta möjliga experiment för laboratoriet, eller direkt använda mikroskopet, eller försöka replikera experimentet hemma med biohackingutrustning och allmänt tillgängligt material.
"Föreställ dig att människor skulle skapa cellulära strukturer på samma sätt som de donerar datorkraft till SETI - sökandet efter utomjordisk intelligens," säger Pelling. "Alla kommer att bli förbryllade över detta pussel, och vi kan testa hundratals förhållanden."
Platser som Pells laboratorium lovar att ta cellmanipulation till gatorna, oavsett om vi gillar det eller inte. Kanske är det den framtid vi förtjänar mest: växtodlade organ.
Jag är Groot.
ILYA KHEL
