Можно представить себе будущее, в котором в случае болезни врачи смогут просто взять и напечатать новый орган на специальном биопринтере. На самом деле это не совсем фантастика, над приближением такого будущего работают в лабораториях разных стран.
Ученые из американского Питтсбурга недавно напечатали сердечный клапан человека, а в
Юсеф Хесуани, управляющий партнер лаборатории биотехнологических исследований: «Нам удалось напечатать, в 2015 году мы еще проводили эти исследования, щитовидную железу. Мы делали эти эксперименты на лабораторных животных. Надо сказать, что это был первый в мире эксперимент, который показал принципиальную возможность восстановить функцию полностью утраченного органа».
Сначала будущий орган (для примера — увеличенная модель щитовидной железы) конструируют на компьютере. Дальше в дело вступает биопринтер (здесь он, кстати, отечественный). Из специального охлажденного шприца выходят биочернила — это гидрогель на основе белка, смешанный с клетками будущего органа.
Александр Левин, инженер научного проекта лаборатории биоинженерии: «Таким образом, напечатанный конструкт мы затем поместим в инкубатор, где он в дальнейшем будет клетки пролиферировать в этот гидрогель, то есть размножаться, культивироваться».
Настоящая напечатанная щитовидка успешно прижилась у мыши. Еще один тип биопринтера печатает кожу непосредственно на пациенте (пока это лабораторные мыши и свиньи).
Юсеф Хесуани: «Например, когда мы печатаем непосредственно в сам дефект. То есть проводим печать внутри раневого дефекта, внутри раны. Сосуды организма хозяина начинают достаточно быстро прорастать в ткань, которую мы напечатали».
Подобным методом воспользовались французские врачи, когда напечатали
Юсеф Хесуани: «Это прототип сердца. И мы не можем сказать, что это работающий орган. Но красота этого метода заключалась в том, что коллеги использовали так называемую двойную печать. Когда они печатали сначала одним материалом, а потом внутрь впечатывали другой материал».
На самом деле целью той работы было не создать полноценное сердце, а сконструировать живую заплатку для лечения сердечных болезней. До печати больших работающих органов еще далеко.
Фёдор Сенатов: «Все это печатается десятки, например, часов. В чем возникает проблема? Вы нижние слои напечатали, а
Частично решить эту проблему ученые надеются с помощью биопечати в космосе. В 2018 году российские исследователи первыми в мире отправили на МКС магнитный биопринтер. В нем, раз сила тяжести не мешает, орган создается не послойно, а одновременно со всех сторон, как лепится снежок. В особой жидкости плавают клетки, которые под действием магнита собираются в заготовку. Все это еще исследовательские работы, но ожидания большие.
Юсеф Хесуани: «Мы можем собирать, например, полые объекты, полые конструкты. Например, для аналогов печати мочевого пузыря. Или трубчатые полые объекты — например, печать уретры или мочеточника».
Некоторым биоинженерным лабораториям все же удается создать объемные органы на Земле, точнее, их прототипы из живых клеток. В американском университете
Татьяна Астрелина, доктор медицинских наук, профессор, руководитель центра биомедицинских и аддитивных технологий ФМБЦ им. А. И. Бурназяна: «Напечатать человека на биопринтере? Да, мы можем создать каркас человека, напечатать. Как мы сейчас прекрасно все знаем, что напечатали машину, напечатали еще
Что реально уже сейчас, так это, например, краниопластика — восстановление костных дефектов черепа. Одними из первых это начали делать в центре нейрохирургии имени Бурденко. Врачи совместно с инженерами с помощью лазерного спекания создают титановые пластины для головы и надеются, что скоро технологии шагнут дальше.
Александр Кравчук, профессор, руководитель отделения нейротравматологии им. А. А. Потапова НМИЦ нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко : «Мы не только занимаемся восстановлением костных тканей, но и также мягких тканей в области повреждений черепа. Для нас крайне важны, безусловно, возможности биопринтинга, использования тканей. Ну, я думаю, это ближайшее будущее».
Решит ли биопечать проблему нехватки донорских органов? Пока неясно. Но то, что уже пересажены и служат владельцам первые напечатанные носы и ушные раковины, внушает оптимизм. Может быть, технология в первую очередь будет иметь и не такое революционное, а
Все выпуски программы «Чудо техники».