Искусственные ткани и органы из клеток пациента: как в России используют возможности 3D-печати

Российский 3D-принтер работает на МКС. Это словно словно привет из футуристической реальности.

Олег Скрипочка, бортинженер 60-й экспедиции Международной космической станции, герой России: «Впервые в истории человечества мы начинаем эксперимент по 3D-печати мяса в условиях невесомости. Исследования будут проводиться с клетками коровы, кролика и рыбы».

В случае успеха можно будет попрощаться с едой из тюбиков и начать есть свежее, вернее, свеженапечатанное мясо.

Олег Скрипочка: «В будущем, эта технология обеспечит белковую пищу участникам экспедиции к другим планетам и тем, кто будет создавать базы на Луне и на Марсе».

В принтере шесть камер, можно одновременно проводить шесть разных опытов. Например, разработчики печатали и изучали COVID-19, бактерии, выращивали хрящи. Почему в космосе? Ответ прост: в условиях невесомости клетки не нужно ничем склеивать, они сами цепляются друг за друга. Если на Земле на создание, например, хрящевой ткани уходят часы, то в космосе всего полминуты.

Юсиф Хесуани, управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions: «Интересные данные. Бактерии очень быстро начинают соображать, что поодиночке им тяжело, они формируют моментально колонии и вырабатывают такие биопленки, которые защищают всю культуру бактерий. То есть они молодцы, они понимают, что нужно сотрудничать, чтобы защитить себя от внешних угроз».

Они начинали работать на зарубежном оборудовании. Сейчас в компании свои принтеры и свои же технологии трехмерной печати и выращивания живых клеток. Во всем мире это называют биодизайном. Первыми пациентами стали домашние животные, которые лишились части костей из-за саркомы. Им печатали титановые протезы.

Принтер печатает сразу на поврежденном участке тела. В качестве чернил используется жидкая кожа — клетки пациента, скрепленные гидрогелем. За время исследований ученые сконструировали похожую роботическую руку, но из отечественных компонентов. Теперь опыты будут проводить на своем оборудовании. Прятать разработки от коллег не собираются, наоборот, в условиях санкций решили объединиться, как бактерии, только не в космосе, а на базе университета МИСиС.

Фёдор Сенатов, директор НОЦ биомедицинской инженерии Университета МИСиС: «Чтобы вывести медицинское изделие на рынок, нельзя действовать в одиночку, нужно действовать консорциумом, нужно объединять возможности разных структур, поэтому у нас создан консорциум. Туда входят университеты, связанные с медициной, академические, биомедицинские организации, промышленные партнеры».

Еще один проект пока в стадии разработки. Участок поврежденного уха часто создают из собственных хрящевых тканей пациента. Процедура очень болезненная. Альтернативой станет напечатанная принтером ушная раковина из специального геля. Такие уши в мире делают пока только две американские компании.

Сергей Жирнов, инженер НОЦ биомедицинской инженерии Университета МИСиС: «Этот имплант извлекают из упаковки, дальше он подсаживается под кожу пациента, кожа специальным образом предварительно растягивается, и засаживают имплант под кожу».

Главный принцип современного биодизайна — искусственные ткани и органы должны состоять из собственных клеток пациента, чтобы не было отторжения или печальных последствий в виде онкозаболеваний. Обычно используют стволовые клетки, которые добывают из костного мозга, жировой ткани или пульпы зуба. Они могут превращаться в клетки практически любого органа.

Полина Бикмулина, младший научный сотрудник Центра цифрового биодизайна и персонализированного здравоохранения Сеченовского университета: «Мы сосредоточились на том, какие именно свойства клеток мы можем использовать, чтобы конкретизировать задачу каждого искусственного органа».

Вообще биодизайн развивается быстрее, чем ожидали ученые. Когда эта наука зарождалась, считалось, что первые опыты с принтерами начнутся только в 2030 году. Теперь же российские биоинженеры уверены, что уже через три года они будут печатать кожу на теле человека, а в 2030 году создавать нейроимпланты, то есть заменители тех самых нервных клеток, которые, как говорится, не восстанавливаются.