06 марта 2021 01:39

Клетка для печени

Учёные обещают, что биопечать позволит изготовить любой орган за 30 минут

Вырастить сердце, почку, ухо или любой другой орган человеческого тела стало возможным благодаря развитию технологии 3D-биопринтинга.
Владимир Миронов, профессор, научный руководитель лаборатории «3D-биопринтинг солюшен»
– 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. Сейчас мы проводим первую серию экспериментов, которые касаются стерильности. Ну и собственно клетки мы тоже начали выращивать.

– 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. Существует несколько вариантов печати. Самый простой – струйный биопринтер, но он может печатать только отдельные клетки, а второй и третий слой уже не получаются. Лазерные методы более прогрессивны, но они печатают тканевую конструкцию на очень маленькой скорости. Тот прибор, над которым работаем мы, должен решить и проблему скорости, и проблему масштабности биопечати. Но пока эта разработка не запатентована, и подробности рассказать не могу.

– То есть история биопринтинга не начинается с вашей лаборатории. Эта сфера уже хорошо изучена учёными, 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.

– Расскажите, по какому принципу работает эта технология?
– Весь процесс делится на три стадии. Сначала мы создаём компьютерный дизайн органа. Затем эту модель мы режем на отдельные тонкие сегменты и передаём их в виде инструкции роботу, который слой за слоем выстраивает трёхмерную 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 берём 10 тыс. клеток, укладываем их в специальную капельку, где клетки начинают контактировать между собой, образуя плотную трёхмерную 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 трёхмерная тканево-инженерная конструкция. Эти тканевые сфероиды идентичны обычным органам по расположению клеток и их форме. Разница лишь 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 разными: её 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 на биопринтере орган считается 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 лёгкому нужна постоянная подпитка. Биопечать должна радикально решить эту проблему. Мы хотим сделать орган, который сможет работать наравне с остальным организмом, без замены и подпиток.

– Организм отторгает чужой пересаженный орган. Как вы решите эту проблему?
– Действительно, даже если мы подберём пациенту чужой орган, который будет полностью подходить по генотипу, то ему всё равно придётся принимать иммуноподавляющие препараты, чтобы избежать конфликта. А это значит, что на весь этот период 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 берём у человека, которому этот орган предназначен. По всем теориям моя собственная клетка должна мне подойти, у неё будет необходимый генотип, и никаких иммунных реакций не возникнет.
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 уйдёт в прошлое.

– Верится с трудом, что эти технологии будущего будут доступны рядовым гражданам.
– Любые высокие технологии на первом этапе стоят бешеных денег. Биопринтинг не исключение. Но давайте подсчитаем. Искусственное сердце стоит $250 тыс. 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.

Беседовала Александра Посыпкина

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31