Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

3d-биопринтинг органов – доноры больше не нужны?

Начало: 18.04.2013 | Окончание: 05.05.2013 00:10:00


Миронов Владимир Александрович


В мире ежегодно погибает 25% пациентов, нуждающихся в пересадке органа, и не дождавшихся её. Донорских органов катастрофически не хватает. Регенеративная медицина – альтернатива донорским органам. К ней относят такие технологии, как генная и клеточная терапия и инжиниринг тканей.

3d-биопринтинг – еще одно направление регенеративной медицины, бурно развивающееся в мире. Его идея – собирать ткани и органы из конгломератов клеток, как конструктор. Такую сборку можно осуществлять на специально созданных биопринтерах, картриджи которых заправляют сфероидами – конгломератами клеток, которые «капают» на своеобразную биобумагу.

Владимир Александрович Миронов – профессор Университета Вирджинии (Virginia Commonwealth University, США), научный руководитель компании «3D Bioprinting Solutions» (Россия), пионер и изобретатель технологии печати органов и биофабрикации.

Владимир Александрович – выпускник лечебного факультета Ивановского государственного медицинского университета. Ученую степень кандидата медицинских наук получил во 2-м МОЛГМИ (в настоящее время РНИМУ им. Н.И. Пирогова). В 2005 году Владимир Миронов возглавил созданный им Advanced Tissue Biofabrication Centre, MUSC (Центр биофабрикации тканей в Медицинском университете Южной Каролины, США). Кроме того, он – соучредитель двух start-up предприятий в США: Cardiovascular Tissue Technology Inc, и Cuspis LLC, которое занято коммерциализацией биопринтеров оригинальной конструкции. Разработанная им технология в области печати органов лицензирована компанией Organovo (Inc. San Diego, CA, USA).

Владимир Александрович – соавтор таких патентов, как «Изготовление сосудистых протезов из нановолокон», «Аппарат для производства тканевых сфероидов» и «Гидрогель для получения объемных тканевых конструктов».

В.А. Миронову принадлежит первая публикация о биопечати органов.

Просмотров: 29936 | Комментариев: 0


Вопросы и ответы:


Вопрос:

евгений
Владимир Александрович, я несколько удивлен, тем, что в России начинают инвестировать средства в долгосрочные научные инновационные проекты, экономическую целесообразность по которым рассчитать не представляется возможным. Да и культуры рисковых инвестиций в будущее в России нет. Хотя, от кого-кого, а от Александр Юрьевича, имеющего опыт материализации идей и привычку смотреть дальше линии горизонта этого можно было ожидать. Расскажите об основных значимых европейских и американских участников рынка регенеративной медицины, работающих с Вами на одном поле. И интересно узнать о достижениях технологии 3D биопечати. Что уже реализовано на практике, что напечатано и трансплантируется? Какая практическая польза системе здравоохранения от научных работ?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
1.Я также был сильно удивлён, когда узнал, что российские бизнесмены готовы вкладывать в такие долговрмененные и рискованные проекты. С другой стороны, я уверен, что российские учёные и бизнесмены способны сделать что угодно. Это лишь вопрос приоритетов.

2.Я полагаю, что на этот вопрос лучше бы ответил сам основатель компании 3D Bioprinting Solutions доктор Островский. Хотя не могу не согласиться, что он – успешный бизнесмен и умеет смотреть далеко вперед.

3.Посмотрите, что про это написано на веб сайте компаний Organovo, RegenHu и CyFuse (Япония). Всегда лучше получать информацию из первых рук.

4.Смотрите мой ответ на вопрос номер 2.

5. Биопечать позволит раз и навсегда решить одну из важнейших проблем клинической медицины – нехватку человеческих органов для трансплантации.



Вопрос:

Елена
Здравствуйте. На каком этапе Вы сейчас находитесь? Сколько Вам нужно времени до внедрения этой технологии в практике?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Елена, я обычно отвечаю на этот важный вопрос так: это не только вопрос времени, сколько адекватного финансирования и, если хотите, инвестирования. Если же предположить, что вопрос адекватного финансирования решен, то, думаю, 10-15 лет интенсивной работы будет вполне достаточно. То есть, это среднесрочный проект. Мне 58 лет, и я надеюсь увидеть практическую реализацию технологии биопринтинга в клиниках.


Вопрос:

Елена
Здравствуйте. А при пересадке 3-D тканей не будет проблем несовместимости? Или имуносупрессоры нужны?Спасибо.

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Елена, если будут использоваться аутологичные клетки (клетки, полученные от больного), как мы это планируем, то, согласно классической иммунологии, проблем с несовместимостью быть не должно, и нужды в применении иммуносупрессоров не будет.


Вопрос:

Людмила
Для 3D печати используются сфероиды - конгломераты клеток в виде шариков, помещенные в гидрогель. В связи с этим возникает несколько вопросов. 1. За счет каких сил клетки удерживаются в виде сфероидов (межклеточные взаимодействия, механическая сила или что-то ещё)? 2. Вы показали, что сфероиды при печати не остаются отдельными элементами, а сливаются. Что именно Вы имеете ввиду: что образуется что-то вроде синцития или же что имеет место какой-то другой процесс? Что после печати происходит с этими слившимися элементами: приобретают ли они нормальную морфологию? 3. Возможно ли с помощью сфероидов создавать единичные слои клеток (например, однослойный эпителий)?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
1. Клетки контактируют друг с другом внутри клеточных сфероидов через рецепторы клеточной адгезии.

2.Слияние тканей – это не слияние клеток, никакого синцития не образуется. Тканевые сфероиды сливаются так же как, например, две капли масла в воде под действием сил поверхностного натяжения, а также в результате клеточной перегруппировки и миграции. Существует возможность методами биофабрикации получать тканеспецифичные сфероиды с сосудистой сетью, которые при слиянии образуют ткане- и органоспецифичные морфологические структуры.

3. Технология получения клеточных монослоёв была разработана Теруо Окано (Teruo Okano, Japan), которая в настоящий момент является общепризнанной, и уже имеет клинические приложения. Для создания монослоёв из клеток тканевые сфероиды не нужны. Мы можем создавать один или несколько слоев тканевых сфероидов, но в этом случае образуются 3D-структуры, а не двумерный монослой.



Вопрос:

Илья
Уважаемый Владимир Александрович! Если в составе картриджа есть мСК, то на каком этапе биопечати происходит дифференцировка клеток? Есть ли проблемы с пролиферацией клеток напечатанного органа? Решена ли комплексная проблема ангиогенеза и кровоснабжения напечатанного органа? Если Вы считаете перечисленные проблемы имеющими место, как скоро они могли бы быть решены? Спасибо!

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
1.Клеточная и тканевая дифференцировка стволовых клеток может быть проведена на изолированных клеточных сфероидах до биопринтинга.

2.Мы не выращиваем органы, мы собираем орган из достаточного количества клеток и клеточных сфероидов, пролифелированных перед процессом биопечати. Поэтому количество этих клеток и клеточных сфероидов должно быть достаточным для биопечати органа, и клеточная пролиферация после биопечати не требуется.

3.Мы работаем над дизайном внутриорганного разветвленного сосудистого рисунка, который должен быть «встроен» в напечатанную конструкцию. Тканевые сфероиды с сосудистой сетью уже могут быть получены. Повторюсь, что ангиогенез – это процесс роста, клеточной пролиферации и миграции. А биопечать – это биосборка из достаточного количества клеток и клеточных сфероидов, включая клеточные сфероиды с сосудистой сеткой, которые способны к слиянию и формированию сосудистой сети органа.

4. Я не думаю, что есть неразрешимые проблемы и технологические барьеры или ограничения для развития технологии биопринтинга. Согласно недавнему докладу о «МЕГАТРЕНД» простые органы (такие, как почка), будут получены методом биопечати к 2030 году. Компания Organovo (США) в этом году опубликовала сообщение о том, что им уже удалось напечатать небольшой фрагмент ткани печени, содержащий сосудистую сетку, с использованием трёх типов клеток. Лоуренс Боннасар (Laurence Bonnasar, Корнельский университет) сообщил о полученном методом биопринтинга ухе, а Энтони Атала (Anthony Atala, США) – о хряще и коже. Таким образом, биопечать – это не фантастика, а реальность.


Вопрос:

Ильина Мария Николаевна, Факультет фундаментальной медицины МГУ имени М.В.Ломоносова
Здравствуйте! Владимир Александрович, выступая в медицинском центре МГУ 15 февраля 2013 года с лекцией о 3D-биопечати, Вы аллегорично отметили, что занимаетесь самолетостроением, а не алюминием. Мой вопрос касается "алюминия". Вы упомянули, что, возможно, наиболее перспективным источником специализированных клеток для биопечати являются клетки жировой ткани. Вы сослались на исследовательскую группу в США, разрабатывающую данную проблему. Вопрос: какая это группа? Мне бы хотелось ознакомиться с их результатами. Спасибо!

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
В настоящий момент мы работаем с человеческими аутологичными стволовыми клетками из жировой ткани. Однако возможно использование других типов стволовых клеток, в частности генетически модифицированных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Но работа с такими генетически модифицированными клетками значительно более трудна с точки зрения разрешения на их клиническое использование от регулирующих органов. Ситори Терапьютикс (Cytory Therapeutics, Сан-Диего, США) – лидер в области коммерциализации технологий, связанных с человеческими стволовыми клетками из жировой ткани. Они разработали аппарат “Celution”, позволяющий автоматически выделять стволовые клетки жировой ткани, полученной при липосакции, и сейчас эта технология проходит клинические испытания, в том числе и в России.


Вопрос:

Стребков Олег Михайлович
Добрый день, Владимир Александрович. С большим интересом слежу за развитием регенеративной медицины и 3d-биопринтинга в России. Насколько я понял столь революционные технологии в ближайшем будущем потребуют большого количества обученных, высококвалифицированных специалистов. Не могли бы вы описать квалификацию, профессию, необходимый опыт, багаж знаний таких специалистов? На какие дисциплины, учебные заведения (есть ли смежные специализации и учебные заведения уже сейчас?) имеет смысл обратить внимание, тем кто хочет связать свою профессиональную жизнь будущий специалист?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Безусловно, биопринтинг – это мультидисциплинарный проект. Нам требуются биоинженеры, т.е. люди компетентные и в биологии, и в инженерии. В России есть факультеты биомедицинской инженерии или биоинженерии в ряде университетов (МИЭТ, МФТИ, МГУ и др.), которые уже готовят таких специалистов. Очень важно быть очень хорошим специалистом в той или иной области и быть готовым к сотрудничеству со специалистами из других областей и постоянному обучению.


Вопрос:

Татьяна
Уважаемый Владимир Александрович! Не могли бы Вы рассказать, как вообще родилась идея "печати" органов? (Звучит довольно жутко!). Помимо всего прочего уже должны были существовать все необходимые технологии, используемые в биопечати. Так ли это? Или технологии пришлось разрабатывать?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
1.Идея биопринтинга пришла ко мне, когда я увидел, что отдельные кольцевые фрагменты сердца эмбриона цыплёнка могут сливаться в трубку.

2.Да, некоторые технологии уже существуют. Это, например, твёрдо установившиеся технологии быстрого прототипирования и аддитивного мануфактуринга – индустрия с оборотом в 1 млрд. долларов. Биопечать органов – это биомедицинский вариант аддитивного производства или управляемая компьютером послойная роботизированная биофабрикация.


Вопрос:

Юрчик
Если я правильно понимаю, в состав каждого органа входит несколько видов клеток. Значит, для его "печати" все они нужны. Как эта проблема будет решаться?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
В идеале, все типы клеток должны быть включены, однако, в частности, в случае почки, можно исключить нервные клетки, клетки лимфатической системы и гранулярные клетки. Фильтрация и реабсорбция – основные функции почки – могут обеспечиваться без этих клеток.


Вопрос:

Елена
Как решается проблема антисептики в картиридже биопринтера? То есть что предусмотрено для решения проблемы антибактериальной защиты клеток, из которых строится орган? И где берут сами клетки?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Существуют понятия асептики и антисептики. Всегда лучше предотвратить любую возможность инфекции с помощью стерилизации. Стерилизация картриджа биопритера и использование одноразовых картриджей не являются проблемой.

Клетки можно получать от самого пациента, например, это могут быть стволовые клетки из жировой ткани.





Перейти к обсуждению на форуме >>