Как на принтере напечатать печень?

Чем заменить донорские органы человека? На этот вопрос ответил профессор из университета штата Вирджиния (США) Владимир Миронов, который приехал с лекцией в Тюменский государственный медицинский университет. Ему принадлежит первая публикация о биопечати органов, вышедшая в 2003 году. Эта тема и легла в основу его лекции для тюменских студентов-медиков.

Владимир Миронов — выпускник лечебного факультета Ивановского государственного медицинского университета 1977 года, кандидат медицинских наук по специальности «гистология-эмбриология», автор множества публикаций и патентов, имеет богатый опыт участия в мультидисциплинарных исследованиях.

«Первый вопрос, на который я отвечу: зачем нужна печать органов? В США, после того как запретили кататься на мотоцикле без шлема, резко снизилось количество доноров. В Китае 1,5 млн пациентов требуется пересадка, — рассказал Владимир Миронов. — Далеко не все нуждающиеся получают донорские органы и могут жить дальше — около 18% пациентов в Европе и около 20% в США умирают, дожидаясь своей очереди на пересадку».

Ученые ищут решение этой проблемы, отметил он. К примеру, развитие получила регенеративная медицина, специалисты выращивают органы с использованием стволовых клеток. Владимир Миронов предлагает органы печатать. По его признанию, идея пришла к нему, когда он увидел, что отдельные кольцевые фрагменты сердца эмбриона цыпленка могут сливаться в трубку. Стало ясно, что живые ткани можно собирать из отдельных клеток или их конгломератов.

Прежде чем приступить к печати, необходимо создать 3D-модель органа, и это чисто компьютерная наука. Затем начинается биология — с помощью 3D-биопринтера печатается слой из сфероидов (конгломератов живых клеток), сверху наносится второй, который срастается с первым. Чтобы создать почку, требуется около 200 слоев. Так происходит печать. Однако, то, что получилось в результате — еще не орган, он должен созреть, а для этого необходим биореактор.

Ученые уже научились печатать ткани некоторых органов (например, печени), но использовать их для пересадки человеку еще рано, пока ткани проходят медицинское тестирование.

Владимир Миронов является научным руководителем российской компании 3D Bioprinting Solutions и проводит практические исследования в центре информационных технологий Renato Archer (Кампинас, Бразилия) и в Национальном исследовательском университете «МИЭТ».

В нашей стране биопечать развивается не менее активно, чем например, в США, где действует компания Organovo, поставившая своей целью создать полноценные человеческие органы, подходящие для протезирования. Ведущая российская компания в области биопечати 3D Bioprinting Solutions располагает собственной технологией трехмерной печати; первый отечественный биопринтер FABION вошел в двадцатку лучших биопринтеров мира. Компания создала единственную в своем роде мышиную щитовидную железу, которая была имплантирована подопытному животному. Планы российской команды амбициозны — выпустить первую в мире 3D-печатную почку.

Отметим, что в лабораториях по всему миру уже научились печатать хрящевые и костные ткани, т. е. уже возможно создание клапанов сердца, ушных раковин, менисков и т. д. Их создание было более простой задачей, т. к. их не нужно снабжать кровеносными сосудами. Владимир Миронов не сомневается, что в будущем напечатают и человеческие органы для пересадки.

«Развитие такого направления, как биопечать, будет иметь три главных эффекта. Первый: больной станет здоровым; органы из клеток собственного тела пациента идеальны по совместимости и не будут отторгаться. Второй: здравоохранение сэкономит до 50% расходов, связанных с заменой органов. И еще одна экономическая составляющая и третий эффект: рождается новая индустрия, а это значит, будут созданы новые рабочие места с хорошей заработной платой», — отметил Владимир Миронов.