Создатели первого российского биопринтера рассказали <Газете.Ru> о его возможностях и своих амбициозных планах. К марту 2015 года они собираются напечатать щитовидку (нечеловеческую), а в 2018 году - почку (человеческую). При том что большинство специалистов в мире считает, что человеческая почка для пересадки будет напечатана не раньше 2030 года.
Корреспондент <Газеты.Ru> в числе первых увидела первый российский биопринтер, созданный компанией <3D Биопринтинг Солюшенс>, которая является резидентом <Сколково>. Как и обещали сотрудники лаборатории на ее открытии, он появился в 2014 году.
Это устройство, предназначенное для того, чтобы печатать живыми клетками. И печатать не что иное, как живые ткани и органы.
Донорских органов для трансплантации не хватает. Ученые пытаются решить эту проблему разными путями. Специалисты по регенеративной медицине научились выращивать органы с использованием стволовых клеток и уже спасают человеческие жизни. У профессора Владимира Миронова другой путь, на котором <мы не зависим ни от свиней, ни от доноров>, Он верит, что будущее за биопечатью.
Пока аппарат работает в тестовом режиме, идет отладка технологии. Но уже совсем скоро, в марте 2015 года, ему предстоит напечатать функциональную щитовидную железу, хотя и мышиного размера.
А в 2018 году сотрудники лаборатории запланировали печать человеческой почки, пригодной для трансплантации. В реальность такой амбициозной задачи верится с трудом. Большинство специалистов в мире считает, что человеческая почка может быть напечатана не раньше 2030 года.
<Что такое биопринтер? - объясняет научный руководитель лаборатории Владимир Миронов <Газете.Ru>. - Это роботическое устройство, которое позволяет точно распределять биоматериал, включая живые клетки, в трехмерном пространстве, послойно, согласно цифровой модели. А если говорить проще, это шприц, который двигается в трех направлениях>.
Таких <шприцов>-форсунок у российского биопринтера пять. У лидирующей на рынке компании Organova принтер оснащен двумя форсунками, замечает Миронов. Две предназначены для выдавливания или разбрызгивания полимерного гидрогеля, а три - для помещения в этот гель конгломератов клеток, которые носят название тканевых сфероидов.
Сфероиды - это <биочернила>, то, чем принтер печатает. А гидрогель - <биобумага>.
Таким образом, биочернила распределяются по биобумаге: <Сначала мы распыляем гидрогель, а затем в него <втыкиваем> сфероиды>. Отделить одно от другого - это ноу-хау российских специалистов, и оно позволяет им добиться плотной упаковки клеток. Печать происходит по заранее созданной цифровой модели, программа задает движение форсунок с шагом 1 микрометр. От компьютера сигналы передаются на принтер через блок управления.
<Мы используем тканевые сфероиды как строительные блоки, - говорит Владимир Миронов. - Если расположить сфероиды, чтобы они касались друг друга, то приходит их слияние, но это не клеточное слияние, а тканевое>. Формируется ткань. Сфероиды могут состоять из самых разных клеток, но ведь и орган состоит из разных типов клеток, разных тканей.
Как объясняет <Газете.Ru> заведующий лабораторией Сергей Новоселов, для создания сфероидов возможно использовать два способа. Ручным можно получить порядка тысяч. Но чтобы увеличить их количество, исключить человеческий фактор и добиться стандартизации, ученые собираются перейти к роботизированному их получению с использованием технологии микрофлюидики.
Биопринтер может работать с любыми сфероидами, комбинируя их в различных сочетаниях.
Самое трудное при создании любого органа - это обеспечить его кровеносными сосудами, васкуляризировать.
Ученые разработали отдельные подходы для того, чтобы создать крупный сосуд, мелкий сосуд и совсем тонкие капилляры. Для всего этого подходят различные типы сфероидов. Кроме того, биопринтер может работать и с различными полимерами в качестве гидрогеля. Например, с фоточувствительными, которые застывают под действием света. Для этого предусмотрен источник ультрафиолетового излучения, причем он расположен так, чтобы не подвергать облучению сами клетки. Это еще одно ноу-хау.
<Сейчас в мире существует от 10 до 14 коммерческих биопринтеров, - говорит Владимир Миронов. - Но наш - лучший в мире. Он мультифункционален. Он может делать все, что опубликовано в научных статьях, и даже то, что еще не опубликовано>.
Техническое и инженерное решение и дизайн устройства - российские, собирали его тут же, некоторые компоненты <железа> изготовлены при участии специалистов из Венского университета. За управляющим компьютером сидит инженер Александр Меляшкин и отрабатывает технологию. Из-под принтера выходят напечатанные послойно кубики.
<Но мы тут не просто в <лего> играем>, - говорит Владимир Миронов и делает сенсационное заявление:
< К 15 марта 2015 года мы напечатаем щитовидку. Функциональную и васкуляризованную. Правда, не человеческую и не для пересадки, <ин витро>.
Почему щитовидку? Оказывается, это первый орган, который пересадили человеку. А главное, она просто устроена, основные структурные элементы - артерия, вена и фолликул - шарик, оплетенный сетью капилляров. <Если мы сделаем три тысячи таких единиц и свяжем артерию с веной, то мы сделаем щитовидку>, - объясняет Миронов.
Функциональность напечатанной щитовидки планируется проверять, и для этого существует несколько методов: в биореакторе, в курином яйце с эмбрионом цыпленка и в живой мыши.
А почему 15 марта? <Мы выполняем решение правительственной комиссии, где шестым пунктом указано: <К 15 марта разработать предложения по использованию технологий послойной трехмерной печати в сфере здравоохранения>, - отвечает Владимир Миронов корреспонденту <Газеты.Ru>. - Вот мы и разрабатываем.
Мы напечатаем орган. Мы докажем его функцию <ин виво>. Мы скажем, что впервые в мире в России был напечатан функциональный орган. И мы это сделаем к 15 марта>.
В ходе предыдущего знакомства <Газеты.Ru> с лабораторией <3D Биопринтинг Солюшенс> была обозначена перспективная цель - человеческая почка. Это самый востребованный орган для трансплантологии, это то, чего больше всего не хватает. <Каждый день 20 человек умирают, потому что в Америке запретили кататься на мотоциклах без шлема. И новых органов нет>, - замечает Владимир Миронов. Но по мнению специалистов, пригодную для пересадки человеку
почку можно будет напечатать не раньше чем в 2030 году.
Однако сегодня ученые строят более амбициозные планы. Как считает Миронов, почку они смогут сделать уже к 2018 году.
Почему так быстро? < А раньше мы не знали, с какой скоростью мы будем идти. Сейчас появились индуцированные плюрипотентные стволовые клетки - источник клеток любого типа для наших целей. Скорость развития новых технологий увеличивается. Если мы за полгода сделали принтер, за полгода освоили масштабное производство сфероидов, если мы в 2015 году сделаем щитовидку, то, может быть, мы еще раньше перейдем к почке>, - убежден профессор. Однако для человеческого органа данный принтер не подойдет, нужно будет модифицировать лабораторный аппарат в клинический и сертифицировать его.
Не так уж долго и осталось, чтобы узнать, поразит ли Россия мир первой напечатанной почкой.
По информации http://subscribe.ru/digest/mobile/gadj/n1661594666.html
