В Москве открылась первая лаборатория по 3D биопечати органов и тканей.

Биопечать органов и живых тканей – быстроразвивающееся направление регенеративной медицины, призванной восстанавливать и полностью воссоздавать целые органы человеческого тела.

Прототип биопринтера.

Инженеры лаборатории работают над созданием нефрона на чипе.

По мнению научного руководителя открывшейся в Москве лаборатории «3D Bioprinting Solutions» профессора Владимира Миронова, новая технология уже в недалеком будущем полностью избавит человечество от необходимости использовать донорские органы и решит проблему биологической совместимости пересаженных органов и тканей. Ведь биопечать предполагает использование собственных стволовых клеток человека, точнее, их конгломератов – сфероидов, из которых и печатается на биогеле будущая ткань или целый орган.

Как пояснил на церемонии открытия лаборатории «3D Bioprinting Solutions» профессор Миронов, разрабатываемая технология не ограничивается  собственно 3D-биопечатью – сначала строится  компьютерная модель будущего органа  со всеми его анатомическими и тканевыми особенностями, включая сосудистый рисунок. Важнейший этап – выделение стволовых клеток из собственной жировой ткани реципиента, для чего используется сортировщик клеток, затем – получение клеточных сфероидов, строительного материала для ткани или органа.  

Ноу-хау лаборатории - специальный биогель, не позволяющий клеточным сфероидам слипаться раньше времени, в картридже биопринтера и его форсунках, через которые они «капают» в соответствии с созданной компьютерной моделью на «биобумагу». Cамопроизвольное слияние клеточных конгломератов – важнейшее свойство биоматерии, без которого биопечать органов и тканей была бы невозможна: клеточные сфероиды, нанесённые на строительную подложку, сливаются в единый слой, который сливается (срастается) со следующим слоем сфероидов. И так, слой за слоем, получается объёмный объект.
Профессор Миронов пояснил, что слияние происходит за счет сил поверхностного натяжения, без участия каких-либо биологических процессов.

Напечатанная на биопринтере тканеинженерная конструкция помещается затем в биореактор, наполненный различными ростовыми факторами и другими необходимыми веществами для ускоренного созревания ткани. Владимир Миронов подчеркнул, что ткань (орган) печатаются сразу с сосудистым рисунком, для этого в картриджи биопринтера загружаются конгломераты клеток, образующих сосуды. По его словам, на сегодняшний день уже получены биообъекты, включающие три вида клеток.

Лаборатория «3D Bioprinting Solutions» будет работать в содружестве с Институтом общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН. Лаборатория генетических основ клеточных технологий под руководством д.б.н. профессора Сергея Киселева станет «поставщиком» стволовых клеток для клеточных сфероидов. В планах совместной работы этого союза – создание устройства для тестирования функционирования используемых  клеток и разработка роботизированной системы, позволяющей получать клеточные сфероиды с производительностью 10 тыс. капель в секунду. По мнению В. Миронова, это минимальная производительность, необходимая для масштабирования технологии биопечати.
Другая ближайшая задача – создание своего собственного биопринтера , превосходящего мировые аналоги. «Дизайн такого биопринтера уже разработан, – сказал научный руководитель лаборатории Владимир Миронов, – сейчас мы ищем, кто мог бы это сделать, после чего предполагаем получить патент и лишь затем отправить статью в журнал «Science».

В дальних планах лаборатории «3D Bioprinting Solutions» – биопечать почки к 2030 году, для чего уже сейчас инженеры и дизайнеры работают над созданием микрофлюидного устройства получения почечных нефронов – клетки, основные функции которой – фильтрация и реабсорбция. Первый этап этой работы – разработка искусственного нефрона на чипе.

Фото автора.