Напечатаем вам щитовидку

Что такое биопринтинг и когда будет можно печатать себе запасные органы?

Пересадка органов от человека к человеку – проблема многогранная: чужеродные органы отторгаются организмом, приживаются трудно и ненадёжно. Ну и желающих стать донорами не так уж много. Фантастические способы решения этой задачи изобретаются постоянно. И постоянно же утыкаются в этические сложности.

ГДЕ ВЗЯТЬ ЗАПАСНЫЕ ОРГАНЫ

Сначала обсуждалось выращивание органов из стволовых клеток. Но основной поставщик таковых – это человеческий эмбрион, что сразу делает идею аморальной.

В конце прошлого века (после появления на свет овечки Долли в 1996 году) перспективной темой казалось клонирование организмов. Клонировать овцу, а потом, по мере надобности, у клона брать органы для трансплантации. Поскольку организмы клонов генетически полностью идентичны, то и отторжения трансплантата не будет. Но это этически сомнительная ситуация: есть ли у клона такие же права, как у исходного организма, и можно ли его потрошить?

Последняя – самая технологичная, самая этичная и на этот момент, пожалуй, самая близкая к воплощению идея – трёхмерная биопечать. Вставляешь в принтер картридж с клетками, допустим, печени – и печатаешь себе новую печёнку вместо отработавшей
циррозной.

КАК НАПЕЧАТАТЬ ОРГАН

В качестве «бумаги» в большинстве современных биопринтеров используется гидрогель. В качестве чернил тканевые сфероиды – шарики из клеточного материала. Принтер выкладывает их послойно: гидрогель, на него – «клеточные чернила», опять слой гидрогеля, опять клеточные сфероиды. Объёмная конструкция как бы складывается из нескольких листов с рисунками. Потом листы (гидрогель) испаряются, а объёмная фигура из клеточного материала остаётся.

Всё бы хорошо, если бы не сила земного притяжения. Гидрогель стекает вниз, клетки давят друг на друга и расплющиваются – и в результате получается зачастую совсем не то, что задумывалось. Мясо для еды таким образом напечатать можно (хотя может жестковатый стейк получиться), а печень для пересадки – что-то пока не выходит. Поэтому новое поколение биопринтеров должно преодолеть гравитацию.

ПРЕНЕБРЕЧЬ ГРАВИТАЦИЕЙ

Можем гордиться: первый в мире биопринтер, справившийся с этой задачей, был разработан и изготовлен в России, в лаборатории биотехнологий 3D Bioprinting Solutions (дочерняя структура ГК ИНВИТРО). Кстати, в этой же лаборатории впервые в мире, ещё на принтерах старого поколения, была напечатана щитовидка мыши. Её трансплантировали живой мышке, и орган выделял гормоны, как настоящая щитовидная железа. По прогнозам, органы, пригодные для пересадки человеку, появятся к 2030 году. Наверное, всё-таки ещё не щитовидка, но кожа или хрящ. Может быть, зуб.

Принтер, который смог пренебречь гравитацией, назвали Орган.Авт. Он обходится без «бумаги», то есть без гидрогелей, собирая клеточные сфероиды в объёмную конструкцию с помощью магнитных полей. Шарики буквально левитируют в пространстве, складываясь в нужную фигуру.

Такая технология в будущем позволит «наращивать» некоторые органы и ткани прямо в теле (in situ) во время операции. Во всяком случае, восстановление кожи после ожогов кажется вполне реальной перспективой.

ПУТЕШЕСТВИЕ ОРГАНАВТА

Левитация при помощи магнитных полей не может поддерживаться постоянно. Во всяком случае, на земле. Поэтому возникла идея отправить биопринтер в космос, туда, где гравитация «отключена». Это уже не фантастика: лаборатория 3D Bioprinting Solutions и Роскосмос сделали это в декабре 2018 года – новость прошла по всем каналам, но большая часть человечества не осознала величие момента.

В ходе первого эксперимента в невесомости были напечатаны хрящевая человеческая ткань и мышиная щитовидка. Летом 2019 года в космосе провели серию экспериментов по производству костной ткани. А 9 октября 2019 года было официально объявлено, что на МКС успешно завершил ся эксперимент по биопечати мяса из клеток коровы, кролика и рыбы – без использования природных ресурсов.

Теоретически это означает, что человечество может готовиться к многолетним перелётам в другие галактики и не брать с собой большие запасы еды и аптечку: всё можно будет напечатать на месте.

Юлия Верклова