Напечатанный орган

Ученые из лаборатории «3D Bioprinting Solutions» в «Сколково» сами собрали биопринтер, на котором напечатали 3‑миллиметровую щитовидную железу мыши. Она похожа на красную капельку в форме бабочки.
 
Щитовидку имплантировали грызунам, и она начала вырабатывать необходимый гормон. Это событие является мировым прорывом в науке, говорит Кирилл Каем, исполнительный директор кластера биомедицинских технологий Фонда «Сколково». По его словам, успех этой операции дает надежду на печать органов человека через 15 лет.
 

Биопечать: Из автоматических дозаторов-шприцов выдавливается клеточный материал, который печатает живой орган.

КАК И ЧЕМ ПЕЧАТАЮТ. Биопринтер, который собрали ученые, может выстраивать объект в трехмерном пространстве, т. е. объемный. На движущуюся платформу автоматический дозатор выдавливает клеточный материал на специальную гелевую подложку. Эта временная подложка нужна для поддержки и переноса напечатанного конструкта.
 
Материал для печати — клетки, взяли из зарождающейся щитовидной железы 14,5‑дневных мышиных эмбрионов. В зарождающемся органе есть клетки не только будущей щитовидки, но и будущих сосудов. Из этих эмбриональных клеток собирали тканевые сфероиды — шарики размером 100 микрометров, которые уже содержат в себе тысячи клеток. Печатали именно сфероидами (их еще называют биочернилами — биочернилами называют любой клеточный материал), потому что они сразу же начинают между собой сливаться и взаимодействовать: обмениваться сигналами, синтезировать белки, т. е. орган уже начинает жить.
 
Так, менее чем за час получилось напечатать 3‑миллиметровую мышиную щитовидку.
 
ОПЕРАЦИЯ. Чтобы понять, работает ли напечатанная щитовидка (она должна синтезировать гормон тироксин, который влияет на обмен веществ и развитие организма), нужно «отключить» родную мышиную железу. Для этого животному вводили радиоактивный йод. Когда орган животного перестал работать и уровень тироксина упал до нулевых значений, ученые подсадили искусственную щитовидку под защитную капсулу почки мыши. Это было сделано для того, чтобы активное кровеносное русло почек переплелось с сосудами нового органа. После пересадки ученые измерили уровень гормона. Он вырос до 55 процентов от нормы и держался на этом уровне. «Для первого эксперимента увеличение функции более чем на половину — это отличный результат, — говорит Юсеф Хесуани, управляющий партнер «3D Bioprinting Solutions». — Но нам все‑таки нужно было окончательно убедиться, точно ли это наш орган работает. И как выяснилось, мало того — он функционировал и не отторгался».
 
В течение всего эксперимента свою жизнь науке отдали более ста мышей. «Да, в мышиный рай мы с коллегами навряд ли попадем», — шутит Хесуани.
 
Напечатанный орган  фото
Сфероид. В зависимости от того, из каких клеток был «приготовлен» сфероид (материал для печати), он будет обладать определенными характеристиками. Использование сфероидов различного тканевого происхождения открывает возможность собирать сложные органные конструкты, например, щитовидную железу, в будущем — почку. Фото: Андрей КАРА
 
ПРИБОР. 3D-биопринтер, на котором напечатали орган, ученые сделали сами. Главная его особенность в том, что он печатает сфероидами, а не гидрогелем с клетками, как большинство подобных машин. Это более эффективная технология. В «3D Bioprinting Solutions» планируют собирать и продавать эти машины, ими уже интересуются два научно-исследовательских института, один из них отечественный, другой — зарубежный. Принтер стоит 150 тысяч евро.
 
НА ОЧЕРЕДИ ПОЧКА. В глобальных планах лаборатории — печать органного конструкта почки. Правда, почка устроена сложнее, чем щитовидная железа. 
 
«Дело в том, что в листе ожидания на трансплантацию органов 80 процентов людей нуждаются в почке, — объясняет Юсеф Хесуани. — Мы понимаем, что это структурно сложный орган для печати, в нем более 20 видов клеток (в щитовидке, например, только 3 вида), поэтому мы повесили его на знамя, как глобальную цель. Сделать почку — как в космос полететь. Мы стараемся».

Читайте также

Фильтр