Российские ученые напечатают живую функционирующую щитовидную железу

Владимир Миронов и первый российский биопринтер

Российская компания «3D Bioprinting Solutions», которая является резидентом технопарка «Сколково», создала первый в мире биопринтер – устройство, способное печатать живыми клетками органы и ткани. Пока устройство работает в тестовом режиме, отлаживается технология печати, но руководитель компании Владимир Миронов намерен уже в марте 2015 года напечатать живую функционирующую щитовидную железу мыши, а в 2018 году пригодную для трансплантации человеческую почку. В то, что абмициозные планы компании станут реальностью пока верится с трудом, ведь по прогнозам отраслевых экспертов пригодная для трансплантации человеческая почка будет напечатана не ранее 2030 года.

«Биопринтер – это роботизированное устройство, которое точно распределяет в трёхмерном пространстве биологический материал, включая живые клетки, - объясняет Владимир Миронов. – Это устройство укладывает клетки послойно, в соответствии с заданной цифровой моделью. Если говорить проще, то это шприцы, которые двигаются по заданной траектории в трёх направлениях».

У российского биопринтера таких шприцов или форсунок пять. Для сравнения: аналогичное устройство, разработанное компанией Organova, имеется лишь две форсунки. В российском экземпляре два шприца предназначены для нанесения на подложку гидрогеля (биобумаги), а остальные три для разбрызгивания в гель тканевых сфероидов (биочернил). Печать производится по заранее заданной цифровой модели, специальная программа управляет движением форсунок с шагом в 1 мкм.

«Мы используем в качестве строительных блоков тканевые сфероиды, - рассказывает Миронов. – Если сфероиды на биобумаге касаются друг друга, то происходит их слияние, но это тканевое слияние, а не клеточное. В результате формируется живая ткань. Сфероиды могут состоять из различных клеток, но ведь и живые органы состоят из различных тканей и разных типов клеток».

Заведующий лабораторией по разработке методов трёхмерной биопечати Сергей Новосёлов объясняет, что для создания сфероидов можно использовать два способа: ручной и роботизированный. Ручным способом можно получить несколько тысяч сфероидов, роботизированным – намного больше. Биопринтер может печатать любыми сфероидами, сочетая их в различных комбинациях, но самой сложной задачей является васкуляризация органа, его обеспечение кровеносными сосудами.

Учёные научились создавать крупные, мелкие сосуды и тончайшие капилляры с использованием различных видов сфероидов. Также они провели ряд экспериментов с применением различных полимерных гидрогелей. К примеру, фоточувствительные гидрогели застывают под действием источника УФ-излучения, который расположен таким образом, чтобы облучению не подвергались сами клетки. Это ещё одно ноу-хау российских учёных.

«На данный момент в мире существует не более 14 коммерческих биопринтеров. Но наш – самый лучший в мире, потому что он многофункционален, - без ложной скромности заявляет Владимир Миронов. – Принтер может печатать всё, что является предметом научных статей, и даже то, о чём статьи ещё не написаны».

Инженер компании «3D Bioprinting Solutions» Александр Меляшкин, который производит отладку российского биопринтера, сделал сенсационное заявление о том, что к 15 марта 2015 года лаборатория напечатает живую щитовидную железу мыши. Функциональность 3D-печатной щитовидки будет проверена либо в биореакторе, либо в курином яйце с эмбрионом цыплёнка, либо в организме живой мыши. «Мы напечатаем живой орган и докажем его функцию ин виво, - с оптимизмом заявляет Меляшкин. – Я уверен, что первый в мире функционирующий орган будет напечатан именно в России. И мы сделаем это к 15 марта».

Ещё одна приоритетная цель лаборатории – создать живую человеческую почку. По мнению отраслевых экспертов, создать пригодную для пересадки человеческую почку можно будет не раньше 2030 года. Однако, российские учёные заявляют, что сделают это уже к 2018 году.

«Раньше мы не знали, с какой скоростью будут развиваться события, - говорит Миронов. – Сегодня мы работаем с плюрипотентными индуцированными стволовыми клетками – источником клеток любого типа для биопечати. Темпы развития новых технологий возрастают. Если мы за 6 месяцев создали принтер, за 6 месяцев освоили производство сфероидов, то к 2015 году мы напечатаем щитовидку, и, возможно, перейдём к созданию почки раньше положенного срока». Однако для печати человеческих органов созданный российскими учеными биопринтер не подойдёт, его придётся модифицировать в клинический и сертифицировать.

Осталось совсем немного времени, и человечество узнает, кто порадует мир первой напечатанной почкой.