В Сколково открылась Международная конференция по 3D печати и биофабрикации

По словам заместителя министра образования РФ Людмилы Огородовой, биопринтинг и биофабрикация – это настоящий технологический прорыв. Они включены в 200 технологий, которые определяют будущее в области медицины. Но в одиночку бесполезно конкурировать в такой сложной области, а потому можно лишь приветствовать зарубежных партнеров, присутствующих на этой конференции.

Примечательно, что конференция подобного уровня – а это одно из самых значимых международных событий в мире биотехнологий – в России проводится второй год подряд. В феврале прошлого года на площадке Гиперкуба в Сколково научная конференция была посвящена основным направлениям и перспективам развития регенеративной медицины в России и 3D печати.

«Еще год назад мы говорили про конструкты, а сегодня про выращивание органов», — заметил директор по науке кластера биомедицинских технологий фонда «Сколково» Юрий Никольский.

Конструкты – это тканевые трехмерные так называемые заготовки, которые должны «дозреть» и превратится в полноценный орган. А биопринтинг – одно из направлений регенеративной медицины, при котором происходит сборка тканей и органов из конгломерата клеток подобно конструктору. Собирают их на специальном биопринтере послойно, по трехмерной цифровой модели. Картриджами служат сфероиды — это конгломерат клеток, которые «капают» на специальную подложку – биобумагу. Таких слоев сфероидов печатают несколько, накладывая их друг на друга. Они срастаются, и таким образом получается объемный живой орган или ткань.

Как этого добиться, какие органы можно вырастить и «напечатать», какие могут быть трудности в практическом применении – все эти проблемы обсуждали участники конференции.

От биопринтера к биореактору

«Почему необходима печать органов? Потому что в них есть постоянная потребность, которая не удовлетворяется, а только увеличивается! — рассуждает научный руководитель лаборатории биотехнологических исследований компании «3D Bioprinting Solutions» Владимир Миронов. – Диализ стоит очень дорого. А искусственная почка поможет и решить проблему больного – ведь она обходится в четыре раза дешевле, и создать новую медицинскую индустрию».

Самый главный прибор в этом процессе – трехмерный биопринтинг: автоматический шприц, который движется в трех направлениях с помощью робота. К слову, именно компания «3D Bioprinting Solutions» является разработчиком и производителем первого отечественного 3D биопринтера собственной оригинальной конструкции и дизайна.

Эксперт кратко описал этапы процесса биопринтинга. Сначала, используя клиническое изображение, создается цифровая модель. Затем нужна непосредственно биопечать, а для этого – биоприбор и биочернила. Но по окончанию биопринтинга сделан только конструкт, но не орган. Чтобы его получить, нужно использовать биореактор – это уже следующий этап разработки. Все вместе это должно стать некой линейкой по биофабрикации органов – комплексом приборов, которые можно будет применять в клиниках.

Какой орган напечатать?

В настоящее время ученые решают проблему воссоздания васкулярной сетки внутри тела. По мнению одного из ведущих специалистов в области регенеративной медицины Джеймса Ю (Институт регенеративной медицины, США), инженерный вызов сегодня – один из главных.

Чтобы правильно функционировали ткани и клетки, необходимо знать микротканевую архитектуру, подчеркивает он. «Сколько клеток требуется, чтобы создать модель почки? А это очень сложная модель, — говорит эксперт. – Даже если мы сможем вырастить эти клетки, сможем ли мы их распределить в правильную позицию, чтобы они функционировали? В настоящее время мы ищем такие способы. И один из них – биопринтинговая технология…»

Но уже сегодня у ученых имеется биопринтинг сердца, которое бьется. Выращивают клетки, кровеносные сосуды и мышцы.

Джеймс Ю рассказал о первом прототипе биопринтинга, который использовался для нужд армии США. Солдаты, воевавшие в Ираке, Иране, Афганистане, получали различные ранения, в том числе ожоги, и армия искала способы лечения ожоговых ранений. «Мы разработали принтинг для кожи, — рассказывает Джеймс Ю. – С помощью сканера определяли не только масштаб ранения, но и глубину ожога. А с помощью биопринтера могли определить, сколько нужно слоев клеток – эпитеальных и других, чтобы рана зажила».

Человеческое ухо – еще одна сложная система, к которой тоже попытались применить эту технологию. Для биопринтинга используется хрящевая ткань из неповрежденного уха данного пациента, на биопринтере же можно распечатать и клетки мышц и сухожилий.

Одно из перспективных направлений – производство так называемой биомаски. Оно необходимо при сильных ожогах или серьезных травмах лица, когда пластическому хирургу очень сложно устранить эти повреждения. «Мы делаем КТ, на основе ее результатов создаем 3D картинку лица пациента, — описывает процесс Джеймс Ю. – Затем берем клетки пациента и вводим их в нашу модель. Биомаска готова».

По прогнозам ученых, реально печатать органы возможно будет лишь через тридцать лет. Но Владимир Миронов уверен: это реально уже через несколько месяцев, если правильно выбрать орган для печати. Он должен быть очень простой по своей структуре. В этом смысле идеально подходит щитовидная железа, которая имеет лишь артериальную систему, множество ангиоваскулярных единиц и кровеносную систему. Кстати, именно щитовидная железа стала первым пересаженным органом. Теперь ее попытаются создать с помощью биопринтинга из эндотелиальных клеток.

Биопистолет

«В следующем году мы сделаем попытку создать тканевый пистолет!» — заявил Владимир Миронов. Это устройство поможет решить проблему с пересадкой волос. С помощью технологии биопринтинга из биопсии кожи выделяются два типа клеток, делают сфероиды, и если их соединить, то начинает образовываться волос. Таким образом можно выращивать волосы. Впервые это сделали японцы, потом – англичане и американцы.

С помощью биопистолета можно будет делать маленькие отверстия и туда «вставлять» волос.

То есть за один-два часа можно будет не подстричься, а наоборот – нарастить шевелюру.

Идут разработки и биопринтинга стволовых клеток. Это понятие ввели в 1998 году, напомнил проректор по научной работе МГМУ им. Сеченова Владимир Николенко. И меньше чем за двадцать лет медицина сделала такой шаг вперед: было доказано наличие стволовых клеток, введено понятие регенеративной медицины, начали развиваться клеточные и нанотехнологии. А сейчас уже привычным становятся понятия биопринтинг и биофабрикация. «Фантастические идеи становятся реальностью», — заключил Владимир Николенко.

Его поддержал и генеральный директор и основатель компании «3D Bioprinting Solutions» Александр Островский: «Это одно из самых перспективных направлений. И если у нас что-то получится, это даст реальную помощь людям».

Елена Бабичева
ria-ami