Ученые обещают, что технология биопечати позволит напечатать любой орган за 30 минут
Вырастить сердце, почку или ухо стало возможным благодаря развитию технологии 3D биопринтинга. Новый виток регенеративной медицины сможет решить такие проблемы, как нехватка донорских органов для пересадки, незаконная торговля трансплантатами и иммунодефицит после операции. О том, как из одной клетки создать полноценный организм и чем этот процесс схож с работой портного, рассказал научный руководитель лаборатории «3D биопринтинг солюшен» профессор Владимир Миронов.
- Владимир Александрович, лаборатория открылась в середине сентября. Расскажите, чем сейчас занимается команда учёных?
- Конечно, органы создавать мы пока не начали, но у нас есть чёткий план исследований, который в конечном итоге приведёт к желаемым результатам, как это делается. Сейчас мы проводим первую серию экспериментов, которые касаются стерильности. Ну и собственно клетки мы тоже начали растить.
- А сам биопринтер у вас уже есть?
- Сейчас мы работаем над созданием оригинального принтера, который бы отвечал поставленным целям. Это будет наш агрегат, разработанный в России и запатентованный здесь. Сейчас существует несколько вариантов печати. Самый простой – струйный биопринтер, но он может печатать только отдельные клетки, а второй и третий слой уже не получается. Лазерные методы более прогрессивны, но они печатают тканевую конструкцию на очень маленькой скорости. Тот прибор, над которым работаем мы, доложен решить и проблему скорости, и проблему масштабности биопечати. Но пока эта разработка не запатентована, и подробности его работы рассказать не могу.
- То есть история биопринтинга не начинается с вашей лаборатории. Эта сфера уже хорошо изучена учеными, не так ли?
- Лаборатория культуры ткани существует давно, больше 50 лет. Но говорить о широком применении этих технологий не приходится. В Москве, например, лабораторий, занимающихся биопечатью, множество, но все они расположены при институтах и исследовательских центрах. Мы же начали разработки, которые будут ближе к потребителям.
Владимир Миронов, 3Д Биопринтинг
Владимир Миронов, научный руководитель лаборатории «3D биопринтинг солюшен»
- Расскажите, по какому принципу работает эта фантастическая технология?
- Весь процесс делится на три стадии. Сначала мы создаем компьютерный дизайн органа . Затем эту модель мы режем на отдельные тонкие сегменты и передаем их в виде инструкции роботу, который слой за слоем выстраивает трехмерную модель. Последний этап – перенос напечатанной тканевой конструкции в биореактор, где орган «созревает».
- Из чего печатается тканевая модель?
- Единицей печати является сфероид. Это упругий сгусток из нескольких тысяч живых клеток. Создаются сфероиды очень просто: мы берем 10 тыс. клеток, укладываем их в специальную капельку, где клетки начинают контактировать между собой, образуя плотную трехмерную ткань. Дальше процесс происходит следующим образом. Если взять два тканевых сфероида, то они начинают сливаться и образуют единое целое. Десять сфероидов подряд образуют сосиску – если разложить горизонтально, вертикально, под углом, то получится трехмерная тканево-инженерная конструкция. Эти тканевые сфероиды идентичны обычным органам по расположению клеток и их форме. Разница лишь только в том, что в этих конструкциях не будет нервов и сосудов, которые есть в обычном органе.
- Но полноценной эта конструкция будет только тогда, когда в ней появится сосудистое дерево?
- Мы пытаемся сейчас решить эту проблему. Представление о том, как напечатать сосудистое дерево у нас уже есть. Это очень важный этап, потому что если напечатать тканевую конструкцию без сосудов, которые передают питательные вещества, то клетки очень скоро начнут умирать.
- Откуда можно взять клетки, из которых впоследствии образуется сфероид?
- Клетки – это строительные материалы человеческого организма. Источники клетки при этом могут быть разные: ее можно взять из жира, можно из зуба, из костного мозга, у эмбриона. Легче всего взять из жировой ткани. А если мы не можем взять достаточное количество клеток, то их можно размножить.
- Напечатанный орган будет функционировать полноценно в человеческом организме?
- Сначала я хотел, чтобы напечатанный орган был похож на настоящий во всем, но один хирург мне сказал: «Если ты сделаешь легкое в форме куба, но одно будет выполнять основные функции, я его пересажу и человек будет с ним прекрасно жить». И тогда я понял, что полный функционал сохранить невозможно. В итоге мы решили, что надо сохранить только жизненно важные функции.
- А напечатанный на биопринтере орган считается искусственным или настоящим?
- Вопрос интересный. Вообще, под искусственным органом понимают тот, который сделан из металла или пластика и не может существовать автономно. Чтобы работать, искусственному сердцу или легкому нужна постоянная подпитка. Биопечать должна радикально решить эту проблему. Мы хотим сделать орган, который сможет работать наравне с остальным организмом, без замены и подпиток.
- Часто пересаженный орган не приживается в организме. Как вы решите эту проблему?
- Действительно, такая проблема есть. Даже если мы подберем пациенту чужой орган, который будет полностью подходить по генотипу, то ему все равно придется принимать иммуноподавляющие препараты, чтобы избежать конфликта. А это значит, что на весь этот период ваш организм будет безоружен и не сможет отражать даже самые безобидные вирусы. Мы же используем аутологичные, то есть наши собственные, клетки. Иными словами, материал для органа мы берем у человека, которому этот орган предназначен. По всем теориям моя собственная клетка должна мне подойти, у нее будет необходимый генотип и никаких иммунных реакций не возникнет.
- То есть каждый орган индивидуален?
- Конечно, конкретный орган для конкретного человека. Принцип соразмерности. Мы делаем не просто обувь, а обувь индивидуального покроя.
- Но если это индивидуальный заказ, то говорить о едином банке органов нельзя?
- Я понимаю, это мечта многих врачей, чтобы в операционной стоял шкаф, из которого можно просто взять определенный орган, но это невозможно. Во-первых, каждый орган индивидуален, во-вторых, поддерживать его жизнедеятельность больше часов шести мы пока не можем. Поймите, жизнеспособность сложного органа обеспечить очень сложно.
- Возможно ли пересадить напечатанный орган человеку, который был лишен этого органа от рождения?
- Конечно, можно. Есть болезнь, в результате которой ребенок рождается без уха. Естественно в школе на него показывают пальцем, биопечать может решить эту проблему.
- В чем значение развития биопринтинга?
- Если наш эксперимент удастся и мы сможем печатать полноценные органы, то мы решим массу проблем. Вы знаете, что 25% пациентов, стоящих в очереди погибают, так и не дождавшись своего органа. Люди ждут почти 10-15 лет. Так вот, биопринтинг сможет решить проблему очередей навсегда. Кроме того, мы решим проблему иммунной недостаточности, потому что, как я уже говорил, орган будет сделан из наших собственных, аутологичных клеток. Криминальная торговля органами также уйдет в прошлое.
- Верится с трудом, что эти технологии будущего будут доступны рядовым гражданам?
- Любые высокие технологии на первоначальном этапе стоят бешеные деньги. Биопринтинг – не исключение. Но давайте подсчитаем. Искусственное сердце стоит 250 тыс. долларов. Но содержать пациента на диализе – в два раза дороже, поэтому системе здравоохранения гораздо легче обеспечить новый орган, чем всю жизнь лечить человека. Цены на напечатанные органы будут стремительно падать – это закон рынка. Тем более мы используем роботов и компьютеризацию, что значительно удешевляет производство. Поэтому мой ответ на ваш вопрос – со временем эта технология будет доступна всем.
Александра Посыпкина
23 сентября 2013
http://www.gudok.ru/sociaty/?ID=969572