Версия для слабовидящих
Напечатать человека Печать Email
Новости об инновациях
04.04.2014

Технологии 3D-биопринтинга стремительно развиваются, в том числе и в России. Станут ли искусственные органы реальностью ближайшего будущего?

3d-printer.jpgФото с сайта inthefold.typepad.com

То, что до недавнего времени казалось чем-то из области фантастики романов Олдоса Хаксли, уже сегодня будоражит умы научного сообщества. Шутка ли – печатать органы для человеческого организма, восстанавливая поврежденные ткани “изнутри”! Правда, и принтер для этого нужен особенный – 3D-биопринтер, и “чернила” другие – клеточные. Сегодня революционные научные идеи в виде новейшей технологии 3D-биопринтинга или трехмерной печати органов успешно развиваются в России.

Радикальное продление жизни

Создать почку, печень или другой человеческий орган в скором времени станет вполне реально благодаря современным технологиям биопечати. Работа над созданием методики и осуществлением трехмерной биопечати тканей и органов человека на сегодняшний день – одно из самых современных направлений в медицине и биоинженерии. Универсальным инструментом биопечати являются стволовые клетки человека, обладающие уникальным потенциалом развития. На сегодня есть два основных технологических направления тканевой инженерии.

Специалисты в области клеточной трансплантации научились выращивать некоторые органы классическим способом – в биореакторах, используя клетки и специальный каркас, задающий форму будущего органа. При этом сам каркас зачастую имеет риск стать инициатором воспаления органа. Другая технология, более прогрессивная и потому безопасная, предполагает собирать орган, как трехмерный “пазл” из клеток посредством печати на 3D-биопринтере, создавая из клеток любой орган, нанося клетки слой за слоем.

В декабре 2009 года американской компанией Organovo и австралийской компанией Invetech был разработан первый биопринтер, рассчитанный на мелкосерийный промышленный выпуск. Вместо того, чтобы вырастить нужный орган в пробирке, гораздо легче его напечатать – так решили разработчики концепции. “Чудо-аппарат” для создания биологических тканей имеет настолько скромные габариты, что его можно поставить в биологический шкаф, обеспечив тем самым стерильную среду в процессе печати.

Форму органа задаёт само печатающее устройство, располагая клетки в требуемом порядке. В роли “чернил” используются клетки различных типов и вспомогательные материалы (поддерживающий гидрогель, коллаген, факторы роста). “Цветов” у принтера может быть больше двух – если требуется использовать разные клетки или вспомогательные материалы разного вида. Причем печать ведётся не отдельными клетками. Принтер наносит сразу конгломерат из нескольких десятков тысяч клеток. Задачи воспроизвести орган в точности до мельчайших деталей не стоит, главное – вырастить работоспособный орган, выполняющий свои функции, природная программа клеток сама корректирует структуру органа.

Работы по совершенствованию технологий биопечати сегодня продолжаются.

Предполагается, что оборудование, способное быстро и качественно печатать органы целиком, появится примерно в 2025–2030 году

Активное внедрение биопечати позволит значительно удешевить создание новых органов и спасти тысячи жизней. Новые органы можно будет использовать для замены устаревших частей тела человека, и как результат – радикального продления жизни (иммортализма). Однако Россия обещает стать первопроходцем в реализации давней мечты человечества о бессмертии…

krovenosnyiy-sosud-3d-bioprinted.jpgКровеносный сосуд, полученный методом биопринтинга из клеточных сфероидов

Мечты о глобальном

«Уметь и не бояться мечтать о глобальном, несущем в своей сути благо для человека, верить в идею, то есть желать этого искренне, и делать для достижения своей мечты шаги в реальном мире и времени – и есть формула материализации идеи. И в этом непрерывном процессе я вижу смысл, это и есть прогресс или эволюция»,

  • решил в 2013 году основатель бренда ИНВИТРО Александр Островский и сделал шаг вперед в развитии технологий регенеративной медицины в России, став создателем и генеральным директором компании “3D Bioprinting Solutions” – первой и единственной в России негосударственной лаборатории биотехнологических исследований, реализующей собственную авторскую технологию безматриксной биопечати. Компания является резидентом биомедицинского кластера Фонда “Сколково”.

Предпринимательством в области здравоохранения Александр Юрьевич занимается с 1991 году, основав в партнерстве с коллегами и единомышленниками компанию “ОМБ”, которая стала специализироваться на дистрибьюции медицинского оборудования и расходных материалов. До этого момента была учеба на лечебном факультете Московского медицинского стоматологического института им. Н.А. Семашко, затем – ординатура по специальности “Анестезиология и реаниматология”.

В 1989 году защитил кандидатскую диссертацию по теме “Искусственная вентиляция у пострадавших с тяжёлой черепно-мозговой травмой”. Более 15 лет работал врачом-реаниматологом в Институте нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. С 2002 по 2004 гг. прошел обучение в Высшей школе менеджмента ГУ ВШЭ по программе Executive MBA. Сегодня является одним из основателей первой в России частной клинико-диагностической лаборатории, основанной в 1995 году и закрепившей свой юридический статус как “Независимая лаборатория ИНВИТРО”, в 1998-м Александр Островский возглавил компанию в качестве генерального директора, в 2011 году стал председателем совета директоров ИНВИТРО. В том же году вошел в состав совета директоров Российской ассоциации франчайзинга.

Бренд ИНВИТРО из года в год остается держателем Национальной премии BYBRAND “Золотая Франшиза”. По объему рынка занимает первое место в России, представлен также в Украине, Казахстане и в Белоруссии, входит в мировой ТОП-список участников рынка лабораторной диагностики.

persone-a-ostrovskiy.jpgОснователь ИНВИТРО Александр Островский

«Использование технологии трехмерной биопечати органов из аутологичных (то есть собственных) стволовых клеток пациента может стать решением проблемы иммунной совместимости, а со временем откроет возможность получения прототипов органов и эффективных способов тканезамещения, позволяющих полностью возвращать здоровье. Никто не знает, какое место в будущем займет каждая из развивающихся в настоящее время технологий создания и восстановления тканей и органов. Нам нравится безматриксная технология, поскольку она естественна, красива и, на наш взгляд, реализуема. Отсутствие привязки к матриксу не ограничивает технологию наличием дефицитного донорского органа – проще говоря, нам не нужен “живой” образец для воспроизведения аналога, достаточно определенного количества биоматериала.

Одно из отличий трехмерной биопечати от других технологий – использование трехмерного биопринтера, имеющего сложное программное обеспечение, располагающего клетки, согласно заданному макету в пространстве. Технология основана на работе с родными клетками пациента, из которых создают сфероиды для будущей биопечати органа. Затем клеточные сфероиды подвергаются процедуре инкапсуляции с помощью специального геля, что необходимо для защиты и поддержки их структуры. Инкапсулированные сфероиды и специальная биобумага, состоящая из биоразлагающегося геля – есть, соответственно, “чернила” и основа для будущего органа. Создаётся трёхмерная модель органа, затем она конвертируется в CAD-файл и отправляется на 3D-биопринтер, который в процессе печати располагает клетки в определенных точках трехмерного пространства. На выходе получаем тканевый конструкт, который помещается в биореактор для “созревания”. Потом орган можно трансплантировать пациенту.

Это, конечно, технологии будущего, но не такого уж и далекого. Исключительная важность работы “3D Bioprinting Solutions” обусловлена тем, что в перспективе удастся производить “запчасти” для человека, которые были утрачены из-за болезни или травмы.

В качестве одного из долгосрочных ориентиров лаборатории ставится задача по изготовлению искусственной почки, поскольку количество пациентов, нуждающихся в пересадке этого органа, растет с каждым днем. [em]

В мире ежегодно погибает 25% пациентов, нуждающихся в пересадке органа и не дождавшиеся ее, не говоря уже о том, что период ожидания операции может составить 10 – 15 лет. Донорских органов катастрофически не хватает. Ежегодные затраты российского бюджета на одного пациента, нуждающегося в процедуре гемодиализа – 2,1 миллиона рублей, причем ежегодно потребность в этой процедуре увеличивается примерно на 6 000 человек. Более 20 000 россиян, страдающих хронической почечной недостаточностью, “прикованы” к аппарату искусственной почки и несколько раз в неделю вынуждены проходить эту мучительную процедуру. Технологии регенеративной медицины станут для них настоящим спасением».

Главный вопрос – когда?

На сегодня в лаборатории сформирована международная команда научных сотрудников под руководством эксперта в области технологии печати органов и биофабрикации, научного руководителя лаборатории – профессора Владимира Миронова, который является соавтором создания трех зарубежных биопринтеров. Он учредитель двух стартапов в области биомедицины, автор технологии печати органов, которая была лицензирована американской Organovo, мировым лидером в области коммерциализации технологий биопечати. У команды есть мечта – создать решения для людей, нуждающихся в восстановлении, трансплантации поврежденных или вовсе утраченных органов. Сегодня уже построена и оснащена современная исследовательская лаборатория в Москве на Каширском шоссе.

persone-v-mironov.jpgВладимир Миронов, руководитель научной лаборатории

По прогнозам специалистов, первый полноценный орган можно будет ожидать к 2030 году, однако, возможно, это произойдет и раньше. Есть и краткосрочная цель на пути к долгосрочной – создание трехмерных тканевых конструктов для тканевой инженерии, над чем сегодня и ведется работа в лаборатории. Конструкты, как и перепрограммированные “нефроны”, являются сами по себе важным биомедицинским материалом, имеющим ценность. По сути, “нефроны” – это микроорганы, которые также могут выполнять задачи тестирования и вывода фармпрепаратов на рынок. После проверки функциональности клеток можно делать сложные конструкции. Так как тот же нефрон – это одна из структурных единиц почки. А более миллиона нефронов, снабжённых сосудистым деревом – это, практически, готовая почка.

«Регенеративная медицина, безусловно, сегодня сама по себе является революцией. Нужно ставить людей в известность о том, что происходит в мире науки, чтобы они могли адекватно воспринимать, что многое – это уже не научная фантастика, а реалии сегодняшнего дня. Иногда они не видят, что революционные вещи уже воплощаются в жизнь», – считает Александр Островский.

В “3D Bioprinting Solutions” уверены, что у них есть все составляющие для достижения успеха: дружная и высококвалифицированная команда, накопленные знания и опыт, ресурс как человеческий, так и интеллектуальный компании “ИНВИТРО”, которая является спонсором развития технологии трехмерной биопечати; сильная международная команда ученых, инфраструктура, поддержка Сколково, которые создают среду для развития инновационных проектов с высокой степенью полезности для России.

Поэтому, вполне возможно, что недалек тот день, когда технологии воспроизводства искусственного человеческого тела станут реальностью. И как тут не вспомнить: «О, прекрасный новый мир!..»

Фотографии Юлии Лекомцевой

Автор: Юлия Лекомцева

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/articles/2014/napechatat-cheloveka

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта