На прошедшей в Санкт-Петербурге IV конференции «Futuremed-2019. Здоровье будущего» традиционно поднимались наиболее актуальные для современной медицины темы: что может прийти на смену антибиотикам в новом тысячелетии, какие медицинские манипуляции врачи смогут доверить выполнять роботам, возможно ли противостояние между искусственным и человеческим интеллектом в медицине? И едва ли не самой интересной лекцией стало выступление управляющего партнера лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions Юсефа Хесуани о перспективах развития биопечати органов и тканей и об успехах в этой области единственной пока российской компании, занимающейся созданием искусственных тканей.
Ученый напомнил собравшимся, что биопринтинг – это послойное формирование трехмерных тканевых и органных структур с помощью специальной роботической установки или под воздействием магнитных либо звуковых волн. Как известно, трансплантологи всего мира возлагают большие надежды на так называемый альтернативный способ пересадки, где будут использоваться искусственно выращенные органы, поскольку посмертное органное донорство весьма ограничивает возможности хирургов. Например, в США, где ежегодно выполняется более 30 тысяч операций по трансплантации (в России – чуть более тысячи), в листе ожидания стоят более 200 тысяч пациентов, а в нашей стране – 75% нуждающихся в подобном вмешательстве своей очереди так и не успевают дождаться.
Кроме устранения дефицита органов для пересадки, биопринтинг сможет решить и проблему отторжения, поскольку создаваться искусственная ткань будет, как правило, из клеток самого пациента.
Первые эксперименты по биопринтингу начались лишь пятнадцать лет назад. При создании 3D Bioprinting Solutions в 2013 году лаборатория была шестой в мире, сегодня их тысячи, но тем не менее работы и по сей день идут пока на стадии экспериментов «в пробирке».
Компания в течение последних пяти лет провела несколько уникальных экспериментов, многие из которых стали настоящим прорывом в тканевой инженерии. В 2018 году компания при поддержке Фонда «Сколково» и Госкорпорации «Роскосмос» первой в мире создала тканевую структуру методом биопечати в условиях космоса. В сентябре 2019 года также в условиях микрогравитации космонавт Олег Скрипочка на магнитном биопринтере «Орган.Авт» успешно провел эксперимент по созданию мышечной ткани животных (из клеток коровы, кролика и рыбы).
Юсеф Хесуани показал участникам Futuremed-2019 , как происходит процесс создания ткани из отдельных клеток в условиях микрогравитации на космическом корабле, назвав происходящее «французским поцелуем субстратов». И, по словам эксперта, создать биочернила (клеточную массу), чтобы нанести их затем на биобумагу (в основном, гидрогелевые основы) – едва ли не самая простая часть эксперимента. Самое сложное – «оживить» полученную биомассу, чтобы она получила функции настоящего органа, и на этом направлении у международных исследователей пока успехов немного. Правда, один из них принадлежит именно российской компании – они впервые в мире напечатали функциональный орган со своей сосудистой системой – щитовидную железу мыши, созданную из стволовых клеток.
«Еще об одном удачном эксперименте сообщили американские ученые: им удалось вырастить яичники, подсадить их животным и в результате даже родились мышата, – рассказал Хесуани. – Но ткань была выращена из эмбриональных клеток, которые использовать в экспериментах с людьми и сложно, и опасно. Пока хорошо понятно, как выращивать кожу и хрящевую ткань.
К концу года 3D Bioprinting Solutions будет готова выйти из лабораторных условий в реальную операционную, чтобы провести эксперимент по биопечати кожи непосредственно в рану животного.
«Создать ткань кожи мы умеем – фибробласты растут хорошо, но проблема в том, что дефект обычно не имеет ровных очертаний, и роботу необходимо будет напечатать ткань в точном соответствии с краями раны», – объяснил Хесуани.
По словам эксперта, российские исследователи сегодня уступают тем же японским и китайским ученым лишь по скорости биопечати, но процесс создания конечной линии клеток и полноценно функционирующей ткани у всех длится одинаково долго. «Идеальной технологии пока нет, а качество нашей работы зависит от наличия адекватного клеточного материала и от качества матрикса, на который наносятся клетки», – отметил эксперт, подчеркнув, что если на создание лекарственного препарата уходит в среднем 10–15 лет, то на выработку технологии биопринтинга тканей и органов потребуется гораздо больше времени.