Автор: Дохтор 17-04-2013 12:16:10

Надрукуйте мені пару нирок, або що для нас майбутня медицина готує.

Ще вчора це відносилося до області наукової фантастики. Сьогодні новітня технологія 3D-біопрінтінга, або тривимірного друку органів, починає розвиватися.

Ідея регенеративної медицини - відновлювати пошкоджені тканини і органи «зсередини». Універсальний інструмент - стовбурові клітини, що володіють унікальними потенціями до розвитку. Технології різні. Фахівці вже досягли великих успіхів у клітинній трансплантації і тканинній інженерії, вони навчилися вирощувати деякі органи в біореакторах, використовуючи клітини і спеціальний каркас. Інша ідея - не вирощувати, а збирати орган з клітин, як тривимірний «паззл». Це можливо зробити шляхом ... друку на принтері. Звичайно, не на звичайному, а на Біопринтер.

 Про цю технологію розповіли керівники компанії 3D Bioprinting Solutions на Міжнародній науковій конференції «Регенеративна медицина в Росії» в Сколково. «Ми заливаємо в принтер замість чорнила клітини і відповідно до комп'ютерної моделі на спеціальній підкладці отримуємо друк в 2D-форматі. Друкуючи шар за шаром, ми створюємо орган у 3D-форматі », - так пояснив ідею тривимірного біодруку (біофабрикація) професор Університету Вірджинії, науковий керівник компанії 3D Bioprinting Solutions Володимир Миронов.

 Одиниця друку в Біопринтері - не окремі клітини, а сфероїди - конгломерати клітин у вигляді кульок, поміщені в гідрогель. Але для того, щоб друкувати, сфероїди треба спочатку зробити, і це окрема задача, яка вже вирішена. Роботизовані пристрої виробляють такі сфероїди, капаючи суспензію клітин в мікролунки. Влаштовані вони по-різному і продуктивність у них теж різна. Рекорд - 10 тисяч сфероїдів в секунду. Для того, щоб надрукувати орган, потрібне «креслення», або «блюпрінт», загалом, комп'ютерний дизайн. Орган - складна структура, що складається з різних тканин, пронизана мережею кровоносних судин. Зробити комп'ютерну реконструкцію нирки або печінки - наступний етап.

 Сам процес біодруку, власне, майже не відрізняється від технології 3D-друку неживих об'єктів, яка останнім часом бурхливо розвивається. Фахівці говорять про третю технологічну революцію, засновану на 3D-друку. Надрукувати можна будь-який предмет - можна надрукувати машину, а можна надрукувати тривимірний орган. «Чорнила» у Біопринтері - це сфероїди. Різні тканини будуються з різних сфероїдів - для кожного свій отвір у картриджі. З комп'ютерного дизайну на підкладці принтер «малює» один шар органу. Потім інший, і так, шар за шаром, зростає органна маса. Сфероїди при цьому не залишаються окремими елементами - вони зливаються. Володимир Миронов і його колеги показали це в експериментах. А порожнисті усередині сфероїди зливаються з утворенням загальної порожнини. Біологи з їх допомогою змогли надрукувати кровоносні судини, і не прості, а розгалужену судинну мережу. Це вже реальність.

 Вчені розробили і технологію магнітного друку, в якій сфероїди направляються в потрібне місце магнітним полем у соленоїдах. Однак друк органної маси - це ще не все, орган потрібно «доробити» в біореакторі, - пояснює Володимир Миронов.

 Біопрінтінг - це альтернатива «каркасній» медицині, коли використовують твердий каркас органу, який засівають клітинами, як робить Паоло Маккіаріні, всесвітньо відомий хірург, спеціаліст з регенеративної медицини, проводячи операції з вирощування трахеї. Отримавши мегагрант від російського Міністерства науки, він відкрив Центр регенеративної медицини на базі Кубанського медичного університету в Краснодарі. Його технологія вже успішно використовується і рятує людей. Біопрінтінг поки що не випробуваний навіть на тваринах. Але Володимир Миронов, Сергій Новосьолов та Олександр Островський - директор компанії 3D Bioprinting Solutions, вірять, що у цієї технології великі перспективи. Компанія закуповує обладнання, щоб працювати в Росії.

 У світі щорічно гине 25% пацієнтів, які потребують пересадки органу і не дочекалися її. Донорських органів катастрофічно не вистачає. Довгострокова мета дослідників - раз і назавжди вирішити проблему нестачі органів. Найбільше потрібні печінки і нирки. «Саме робота з виготовлення нирки включена науковою групою компанії в якості довгострокового орієнтира», - говорить Олександр Островський. За прогнозами фахівців, перший повноцінний орган можна буде очікувати до 2030 року. Але є і короткострокова мета на шляху до довгострокової - створення тривимірних тканинних конструктів для тканинної інженерії.