Можно только гордиться, что у истоков биопечати органов и биофабрикации тканей стоит наш соотечественник Владимир Миронов, профессор Университета Вирджинии (США) и отделения трехмерных технологий CTI (Бразилия), адъюнкт-профессор МФТИ. Он автор первой в мире публикации о биопечати органов, в числе его разработок аппарат для производства тканевых сфероидов и биобумага - гидрогель для получения объемных тканевых конструкторов. Владимир Александрович и стал научным руководителем лаборатории «3D Bioprinting Solutions».
Компания возникла в 2012 году, а в следующем году стала резидентом «Сколково».
- Нас немного - около 15 человек, среди которых биологи, медики, химики, инженеры, - рассказал нам Юсеф Хесуани. - Но, конечно, мы не смогли бы в одиночку решить такую сложную проблему, как печать органа, эксперименты нам помогают провести наши партнеры - лаборатории и институты в США, Греции, Бельгии и Москве. То есть над проектом в целом работали около 100 человек, но идеология и технология наши.
Для начала нужно было создать сам биопринтер, и он был сделан российскими инженерами. Его назвали FABION, ему подвластны все существующие методы биопечати, поэтому аппаратом уже заинтересовались в крупных западных университетах, в частности в Гарварде и Стэнфорде. Отечественным клиникам и университетам он пока не по карману (создатели оценивают свое детище в 150 тысяч долларов), но в лаборатории надеются на изменение ситуации, если в проект вложатся крупные компании и государство.
Почему для печати была выбрана именно щитовидная железа?
- Это уже не «заплатка», как кожа или хрящ, это целый орган, но не очень сложный по своей структуре, - пояснил Юсеф.
В марте 2015 года команда лаборатории напечатала щитовидную железу и первой в мире провела испытания по вживлению в организм мышей искусственной железы, у которых своя щитовидка не работала. И наконец недавно компания объявила об успешном завершении эксперимента - напечатанные конструкты прижились.
- Это доказывает высокий уровень гормона, который стал вырабатывать пересаженный орган, - пояснил Хесуани. - При этом искусственная железа не отторгается организмом животных, мыши нормально себя чувствуют.
Теперь в планах у лаборатории, естественно, печать человеческой щитовидной железы. И тут главной проблемой российских ученых (да и всех остальных тоже) является клеточный материал для печати. В случае с печатью щитовидки грызуна они использовали эмбриональные стволовые клетки мышей. А вот где взять клетки для создания человеческого органа, притом что эмбриональные использовать запрещено?
Можно, конечно, использовать индуцированные плюрипотентные стволовые, или iPS-клетки, искусственно перепрограммированные из какого-то типа «взрослых» клеток. За их открытие Джон Гердон и Синъя Яманака получили Нобелевскую премию в 2012 году («Учительская газета» писала об этом в №23 от 10 июня 2014 года. - Т.Е.). Но и это лишь первоначальный этап, затем нужно превратить стволовые клетки в клетки щитовидной железы (биопринтер печатает уже дифференцированным клеточным материалом).
- Мы разговаривали с Синъя Яманака, когда он приезжал в Сколково, - признался Хесуани. - Но он не занимается синтезированием клеток именно щитовидной железы.
Тем не менее сотрудники «3D Bioprinting Solutions» уверены, что и эта проблема будет решена (несколько лабораторий в мире сейчас работают над этим), и человеческая щитовидка будет напечатана. Также среди ближайших планов лаборатории биопринтер-пистолет, который сможет «залатать» хрящевую ткань прямо в операционных условиях, на пациенте. По словам управляющего партнера компании, он уже существует в прототипном состоянии. Более того, технологию они уже запатентовали.
Ну и плох тот солдат, что не мечтает быть генералом. Конечно, они мечтают о печати самого востребованного, так называемого солидного (сложнейшего по структуре) органа - почки. По подсчетам Владимира Миронова, их российская лаборатория сможет это сделать к 2030 году.
При этом российские ученые преследуют не только научные и коммерческие цели.
- Мы хотим способствовать разрешению ненормальной этической ситуации, когда несколько миллионов человек ждут, пока другие несколько миллионов человек, желательно молодых и здоровых, умрут, чтобы получить донорские органы, - говорит Юсеф Хесуани, врач по первому образованию. - Наши главные задачи - дать людям, нуждающимся в новых органах, шанс на полноценную жизнь и, конечно, истребить черный рынок внутренних органов.

Как это работает?

Идея 3D-биопринтинга - сборка тканей и органов по типу конструктора. Печатают органы на специально разработанных 3D-биопринтерах послойно, по цифровой (компьютерной) трехмерной модели. При этом картриджи биопринтеров заправляют сфероидами - конгломератами клеток, которые «капают» на своеобразную биобумагу. Напечатав один слой из клеточных сфероидов, сверху наносят второй (если нужно, другого типа клеток), который «срастается» с первым, и постепенно получают объемный живой объект - ткань или орган.