ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ


Печать органов человека на биопринтере (обзор)


http://health.mail.ru/news/199908/

Запчасти для человека

На 3D-принтере можно распечатать не только пистолет, но и кое-что гораздо более полезное, например, функционирующие человеческие органы — сердце, трахею, сосуды, которые впоследствии можно пересаживать пациентам.

Острая нехватка донорских органов наблюдается во всем мире. Так, согласно статистике, в странах Евросоюза из-за длительного ожидания пересадки ежедневно умирает десять пациентов, а риск смерти из-за дефицита органов почти догнал риск смерти от рака молочных желез. В США нехватка донорских легких, из-за которой умирает половина находящихся в очереди на трансплантацию, привела к тому, что врачи рекомендовали брать для пересадки легкие заядлых курильщиков.

Проблему острого дефицита «запасных частей» для человека может решить 3D-биопринтинг, или печать органов. О том, что это такое и как скоро любой житель планеты сможет «на заказ» получить новый орган взамен изношенного, проекту «Здоровье Mail.Ru» рассказал автор технологии печати органов и биофабрикации, доктор наук, профессор Университета Содружества штата Вирджиния, научный руководитель лаборатории биотехнологических исследований компании «3D bioprinting solutions» Владимир Александрович Миронов.

Владимир Александрович Миронов. Фото Лаборатории Инвитро.

Владимир Александрович, расскажите, пожалуйста, в чем суть методики 3D-печати органов?

3D- печать органов — это роботизированный метод послойного получения трехмерных органов и тканей с использованием тканевых сфероидов в качестве строительных блоков.

Идея использования сфероидов появилась у меня, когда один из моих коллег, Бобби Томпсон, исследовал сердце эмбриона лягушки, которое имеет форму трубки. В рамках своего эксперимента он разрезал сердце на колечки и вывернул их наизнанку. Когда он взял кольца эмбрионального сердца и посадил на трубку, в течение нескольких дней они срослись и стали сокращаться как единая структура. Первыми экспериментами со сфероидами были опыты по созданию таких колечек из клеток и изучения их свойств.

История подобных экспериментов по регенерации тканей насчитывает более ста лет.

Однажды вечером профессор Густав Борн из Бреслау работал над препарированием головастика, и его жена подошла и позвала его ужинать. Он был раздосадован, но жена настаивала, и он оставил работу и смог к ней вернуться только на следующий день. Он был очень удивлен, обнаружив, что рассеченные фрагменты головастика срослись. Другой исследователь, американский морской биолог доктор Петер фон Вильсон, в 1907 году опубликовал работу «О некоторых феноменах сращивания и регенерации губок». По существу, он разделил губки при помощи сита, после чего начался процесс спонтанного сращивания в организм одной губки.

Таким образом, фундаментальная биологическая основа сращивания тканей была открыта более чем сто лет назад. Иными словами, развитие технологии печати органов, так же как и достижения регенеративной медицины в целом, не просто семантическая атака отдельных гениев, таких как доктор Вильям Хазелтайн, но скорее прямой результат более чем столетнего опыта интенсивных базовых исследований, в первую очередь морских биологов, затем эволюционных биологов, молекулярных биологов, и теперь мы наблюдаем все возрастающий вклад биологов стволовых клеток. Регенеративная медицина, с этой точки зрения, есть синтез биологии стволовых клеток и эволюционной биологии.

Поясните, пожалуйста, что такое тканевый сфероид и из чего он состоит?

Тканевый сфероид — это группа клеток, 15-20 тысяч, которые контактируют друг с другом и образуют трехмерную структуру.

Они имеют форму шара, и это очень важно с точки зрения биопринтинга, потому что для того, чтобы печатать с высокой точностью, строительные блоки должны быть максимально стандартизированы. Это самая удобная форма.

В основе метода 3D-биопринтинга с использованием сфероидов лежит их слияние за счет силы поверхностного натяжения. Физические свойства сфероидов таковы, что, подобрав оптимальный матрикс («biopaper», то есть основу для печати), можно добиться идеального слияния сфероидов в требуемую форму. После печати орган сохраняет свои свойства и размеры благодаря тому, что на каждой клетке есть рецепторы, взаимодействующие между собой за счет электростатических сил. Второй механизм, удерживающий клетки вместе, действует, даже если они находятся на расстоянии друг от друга: поскольку каждая из них помещена в матрикс и взаимодействует с одной и той же молекулой коллагена, что и не дает им «расползаться».

Обеспечение 100% правильного слияния сфероидов в любых условиях — это еще одна сложная задача, которую мне удалось решить.

Мы используем принцип, лежащий в основе действия застежек-липучек Velcro, позаимствованный из живой природы. Совместно с учеными из Бразилии мы разработали некую «авоську» для сфероида, на оболочке которой есть петли, которые цепляются друг за друга по типу липучки. Мы назвали эти структуры «lockyball».

Как происходит процесс печати органа?

Начинается все с того, что в специальную машину бросается кусок жировой ткани человека, и через час в ней образуется культура аутологичных (то есть не вызывающих иммунных реакций отторжения) стволовых клеток этого индивидуума. Из этих клеток можно сделать любую ткань. После этого из них делаются сфероиды.

Ну а дальше уже дело за биопринтером (к обычному принтеру он, конечно, имеет весьма опосредованное отношение) — роботом, у которого есть трехмерная система позиционирования. Это значит, что у него есть шприц, которым он может манипулировать в трехмерном пространстве. И вот при помощи этого шприца сфероиды впрыскиваются в гидрогель согласно составленной заранее трехмерной модели органа. Кстати, у принтера имеется устройство, которое координирует работу шприца, согласовывая все действия с той самой компьютерной моделью органа.

Первая печать будет обычной, хорошо знакомой нам двумерной. Затем на этот «лист» будут заливаться все новые и новые слои клеток, пока не получится матрица будущего органа. В дальнейшем ее поместят «дозревать» в специальный биореактор.

Могут ли возникнуть проблемы с отторжением органов, напечатанных на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток?

Если использовать аутологичные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, то вряд ли возникнут проблемы с отторжением.

Вы планируете получать стволовые клетки в Вашей лаборатории?

«Поставщиком» клеток будет лаборатория профессора Сергея Киселева (на фото, снимок лаборатории Инвитро — прим. ред.)– ведущего российского специалиста по стволовым клеткам. Вместе с его лабораторией мы планируем создать устройство для тестирования функционирования используемых клеток и разработать роботизированную систему, позволяющую получать клеточные сфероиды с производительностью 10 тыс. капель в секунду. Мы считаем, что это минимальная производительность, необходимая для масштабирования технологии биопечати.

Как Вы получаете 3D-модели органов конкретных людей?

Для этого мы используем комбинацию методов современного медицинского изображения органов конкретного человека (КТ, МРТ) и компьютерного моделирования.

Однако для решения задачи КТ и МРТ, как правило, не нужны, так как для биопечати необходима только одна модель органа. Для аутентичности важен другой фактор — собственные клетки пациента.

Как Вы оцениваете успехи 3D-биопринтинга на сегодняшний день? В чем заключаются его основные проблемы (в частности, почему ученые больше сосредоточены на полых, а не плотных органах – например, печатают трахеи и кровеносные сосуды, но пока не могут при помощи 3D-принтинга получить почку или поджелудочную железу?)

Позитивно: все развивается так как надо и куда надо и достаточно быстро. Пока при помощи 3D-принтеров печатают то, что проще (полые органы), более сложные и толстые органы требуют эффективной васкуляризации (формирования сосудистой сети — прим.ред.), что не так-то просто сделать.

Но и это возможно, ведь ткань (орган) печатается сразу с сосудистым рисунком. Для этого в картриджи биопринтера загружаются конгломераты клеток, образующих сосуды. На сегодняшний день уже получены биообъекты, включающие три вида клеток.

Когда этот метод получит широкое распространение?

Где-то ближе к 2030 году.

Недавно группа американских исследователей объявила о создании так называемого организма-на-чипе: миниатюрных человеческих органов, полученных при помощи 3D-печати и расположенных на микрочипе. Планируется, что эта разработка заменит лабораторных животных при тестировании вакцин и новых лекарств. Как Вы считаете, это равноценная замена?

Полностью реконструировать всю сложность человеческого организма в организме-на-чипе вряд ли возможно даже теоретически, но дать полезную информацию он, пожалуй, сможет, если в нем используются человеческие клетки, организованные в трехмерные васкуляризированные ткани, а не просто монослои клеток.

Беседовала Наталья Журавлёва


Владимир Александрович Миронов – выпускник 1977 года лечебного факультета Ивановского государственного медицинского института. В настоящее время профессор Миронов В.А. – научный руководитель Лаборатории 3D Bioprinting Solutions, тканевый инженер, автор первой публикации о печати органов.

В своих лекциях он рассказывает о технологии будущего, которая откроет возможности создания прототипов органов и эффективных способов тканезамещения. Слушатели узнают о перспективах развития технологии трёхмерной биопечати органов в России и о результатах работы научных групп в мире.

3d-биопринтинг – это направление регенеративной медицины, бурно развивающееся в мире. Идея профессора Владимира Миронова – собирать ткани и органы из конгломератов клеток, как конструктор. Такую сборку можно осуществлять на специально созданных биопринтерах, картриджи которых заправляют сфероидами – конгломератами клеток, которые «капают» на

своеобразную биобумагу. И это направление особо ценно сегодня, когда в мире ежегодно погибает 25% пациентов, нуждающихся в пересадке органа и не дождавшихся её. Развитие этой технологии в будущем позволит создавать органы из собственных клеток пациентов.

Владимир Александрович Миронов – профессор Университета Вирджинии (Virginia Commonwealth University, США). В 2005 году Владимир Миронов возглавил созданный им Advanced Tissue Biofabrication Centre, MUSC (Центр биофабрикации тканей в Медицинском университете Южной Каролины, США). Кроме того, он – соучредитель двух start-up предприятий в США: Cardiovascular Tissue Technology Inc, и Cuspis LLC, которое занято коммерциализацией биопринтеров оригинальной конструкции. Разработанная им технология в области печати органов лицензирована компанией Organovo (Inc. San Diego, CA, USA).

Владимир Александрович – соавтор таких патентов, как «Изготовление сосудистых протезов из нановолокон», «Аппарат для производства тканевых сфероидов» и «Гидрогель для получения объемных тканевых конструктов».

В.А. Миронову принадлежит первая публикация о биопечати органов.

Передачу о биопринтере с участием Владимира Александровича Миронова можно посмотреть здесь.


http://www.nkj.ru/news/21766/

Напечатайте мне почку

Еще вчера это относилось к области научной фантастики. Сегодня новейшая технология 3D-биопринтинга, или трехмерной печати органов, начинает развиваться в России.

Идея регенеративной медицины – восстанавливать поврежденные ткани и органы «изнутри». Универсальный инструмент – стволовые клетки, обладающие уникальными потенциями к развитию. Технологии различны. Специалисты уже достигли больших успехов в клеточной трансплантации и тканевой инженерии, они научились выращивать некоторые органы в биореакторах, используя клетки и специальный каркас. Другая идея – не выращивать, а собирать орган из клеток, как трехмерный «паззл». Это возможно сделать путем... печати на принтере. Конечно, не на обычном, а на биопринтере.

Об этой технологии рассказали руководители компании 3D Bioprinting Solutions на Международной научной конференции «Регенеративная медицина в России» в Сколково. «Мы заливаем в принтер вместо чернил клетки и в соответствии с компьютерной моделью на специальной подложке получаем печать в 2D-формате. Печатая слой за слоем, мы создаем орган в 3D-формате», - так объяснил идею трехмерной биопечати (она же биофабрикация) профессор Университета Вирджинии, научный руководитель компании 3D Bioprinting Solutions Владимир Миронов.

Единица печати в биопринтере – не отдельные клетки, а сфероиды – конгломераты клеток в виде шариков, помещенные в гидрогель. Но для того, чтобы печатать, сфероиды надо сначала сделать, и это отдельная задача, которая уже решена. Роботизированные устройства производят такие сфероиды, капая суспензию клеток в микролунки. Устроены они по-разному и производительность у них тоже разная. Рекорд – 10 тысяч сфероидов в секунду. Для того, чтобы напечатать орган, нужен «чертеж», или «блюпринт», в общем, компьютерный дизайн. Орган – сложная структура, состоящая из разных тканей, пронизанная сетью кровеносных сосудов. Сделать компьютерную реконструкцию почки или печени – следующий этап.

Сам процесс биопечати, собственно, почти не отличается от технологии 3D-печати неживых объектов, которая в последнее время бурно развивается. Специалисты говорят о третьей технологической революции, основанной на 3D-печати. Напечатать можно любой предмет - можно напечатать машину, а можно напечатать трехмерный орган. «Чернила» в биопринтере – это сфероиды. Разные ткани строятся из разных сфероидов – для каждого свое отверстие в картридже. По компьютерному дизайну на подложке принтер «рисует» один слой органа. Затем другой, и так, слой за слоем, растет органная масса. Сфероиды при этом не остаются отдельными элементами – они сливаются. Владимир Миронов и его коллеги показали это в экспериментах. А полые внутри сфероиды сливаются с образованием общей полости. Биологи с их помощью смогли напечатать кровеносные сосуды, и не простые, а разветвленную сосудистую сеть. Это уже реальность.

Ученые разработали и технологию магнитной печати, в которой сфероиды направляются в нужное место магнитным полем в соленоидах. Однако печать органной массы – это еще не все, орган нужно «доделать» в биореакторе,- объясняет Владимир Миронов.

Биопринтинг – это альтернатива «каркасной» медицине, когда используют твердый каркас органа, который засевают клетками, как делает Паоло Маккиарини, всемирно известный хирург, специалист по регенеративной медицине, проводя операции по выращиванию трахеи. Получив мегагрант от российского Министерства науки, он открыл Центр регенеративной медицины на базе Кубанского медицинского университета в Краснодаре. Его технология уже успешно используется и спасает людей. Биопринтинг пока что не опробован даже на животных. Но Владимир Миронов, Сергей Новоселов и Александр Островский – директор компании 3D Bioprinting Solutions, верят, что у развиваемой ими технологии большие перспективы. Компания закупает оборудование, чтобы работать в России.

В мире ежегодно погибает 25% пациентов, нуждающихся в пересадке органа и не дождавшиеся ее. Донорских органов катастрофически не хватает. Долгосрочная цель исследователей – раз и навсегда решить проблему нехватки органов. Больше всего нужны печень и почки. «Именно работа по изготовлению почки включена научной группой компании в качестве долгосрочного ориентира», - говорит Александр Островский. По прогнозам специалистов, первый полноценный орган можно будет ожидать к 2030 году. Но есть и краткосрочная цель на пути к долгосрочной – создание трехмерных тканевых конструктов для тканевой инженерии.

Автор: Надежда Маркина

Источник: www.nkj.ru


http://www.membrana.ru/particle/997

Струйные принтеры могут печатать

человеческие органы

Печать настоящего сердца на принтере – ещё фантастика, но может стать реальностью лет через пять-десять (иллюстрация с сайта people.clemson.edu).

- Доктор, я жить буду? — Спокойно, больной. Сейчас напечатаем вам новое сердце, и всё будет в порядке. Только вот драйвера переустановить надо, а то принтер чего-то барахлит. Да ещё картридж свежими клетками заправим. Через полчаса получите «моторчик» на замену.

Такой диалог может состояться гораздо раньше, чем вам кажется.

Во всяком случае, группа американских учёных уже научилась печатать с помощью переделанных старых струйных принтеров Hewlett Packard и Canon живые биологические объекты.

Старые модели принтеров использовались потому, что их относительно крупные отверстия распылителей не могли повредить клетки. Да, именно клетки использовались биологами вместо чернил.

Разумеется, для этого пришлось тщательно очистить картриджи от чернил обычных и несколько переделать конструкцию принтера. Да ещё потребовалось создать программное обеспечение для контроля над температурой, электрическим сопротивлением и вязкостью «живых чернил».

Столь необычный проект — плод сотрудничества Владимира Миронова (Vladimir Mironov) из медицинского университета Южной Каролины (Medical University of South Carolina) и Томаса Боланда (Thomas Boland) из университета Клемсона (Clemson University).

Точнее, на первое место нужно поставить Боланда, который придумал идею, начал исследование в своей лаборатории и увлёк им своего коллегу.

Вместе они доказали, что принтер способен с высокой скоростью наносить живые клетки на любую подходящую подложку.

Схема опыта Боланда и Миронова (иллюстрация с сайта newscientist.com).

Нечто подобное проделывали и ранее другие исследователи, пытаясь, например, наращивать слой за слоем кожу из культивированных клеток.

Только вот коллеги наших героев пытались осуществить это без использования струйного принтера. А он, как выяснилось, ускоряет процесс создания пласта клеток на много порядков.

Впрочем, печать «на плоскости» — лишь одна из сторон технологии, разрабатываемой, главным образом, для фантастической, как сейчас кажется, трёхмерной печати полноценных человеческих органов.

Трёхмерные клеточные структуры (трубки), напечатанные на принтере (фото с сайта people.clemson.edu).

Здесь в качестве «бумаги» учёные предполагают использовать экзотический термообратимый гель, созданный недавно Анной Гатовска (Anna Gutowska) из тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory).

Этот материал при температуре ниже 20 градусов Цельсия является жидкостью, а при нагреве выше 32 градусов — затвердевает. И, конечно, он совместим с биологическими тканями.

Команда уже провела несколько экспериментов, используя легко доступные клеточные культуры, типа клеток яичника хомяка.

Экспериментаторы печатали на стеклянной основе множество последовательных слоёв геля и клеток, показав, что таким путём можно буквально поклеточно создавать трёхмерные биологические объекты.

Так может выглядеть трёхмерная струйная печать кровеносного сосуда (иллюстрация с сайта radio.weblogs.com).

Идея опирается на ряд простых фактов. Клетки, напыляемые принтером, через некоторое время сами срастаются. Тончайшие слои геля не мешают им в этом, и, в то же время, придают конструкции прочность до того момента, как всё будет закончено.

Наконец, после того, как искомая пространственная комбинация клеток достигнута, и они соединились между собой — гель легко удалить с помощью воды.

Авторы исследования полагают, что трёхмерная печать листов кожи, различных органов, вплоть до сердца — это путь, который сможет обеспечивать больного, нуждающегося в пересадке органа (или пересадке кожи после ожога), всем необходимым в кратчайшее время.

Разумеется, исходные клетки для культивирования «живых чернил» будут взяты от самого пациента, так что проблемы с отторжением быть не должно.

Заметим, выращивание органов из клеток пациента — горячая тема во многих лабораториях. Однако все существующие методы предполагают, что такое выращивание, если его и удастся осуществить (первые опыты с почками уже проводятся) — будет занимать многие недели. А это — риск для пациента не дождаться операции.

Принтер мог бы напечатать орган невообразимо быстрее. Кстати, очевидно, что сложные органы состоят из разного вида клеток. Как быть с этим? Очень просто, отвечают авторы идеи — ведь и в обычных принтерах предусмотрена многоцветная печать.

Так и здесь — в отдельные картриджи на печатающей головке нужно будет заправить разные клетки, и вперёд — компьютер будет наносить их слой за слоем в нужном порядке.

Прежде, чем эта технология придёт в медицину, исследователям нужно будет решить ряд проблем. Например — жизнеобеспечение клеток в глубине создаваемого органа.

Томас Боланд, изобретатель биологического принтера и, собственно, сам аппарат (фотографии с сайтов ces.clemson.edu и people.clemson.edu).

Очевидно, это станет возможным, если принтер сможет создавать все его структуры, включая сосуды и капилляры. Весь орган должен быть напечатан в течение всего нескольких часов, и в новые слабенькие сосуды уже нужно подавать питательные вещества, кислород, иначе клетки погибнут.

Авторы полагают, что решат эту задачу. Для ускорения срастания клеток и укрепления молодых сосудов они предполагают добавить в «рецептуру» чернил белок-коллаген.

Попутно так будет развит и метод печати крупных сосудов, которые можно было бы использовать в хирургии на сердце.

По прогнозу учёных, путь принтеров, печатающих органы, от лаборатории в клиники займёт несколько лет. При этом принтеры можно будет проектировать уже с нуля, специально под эту задачу.

Перспективы, которые тогда откроются — завораживают. Главное, чтобы при обновлении драйверов к такому принтеру, не заполучить компьютерный вирус.


http://www.membrana.ru/particle/984

Медицинские нанороботы осваивают

язык живых клеток

Новые технологии позволят ремонтировать ДНК внутри клеток человека (иллюстрация с сайта uic.edu).

Астронавт подносит к глазам небольшой прибор. Короткий анализ сетчатки глаза и вердикт — лучевое повреждение организма превышает условленный порог. Он берёт шприц и делает себе инъекцию наночастиц, которые тотчас принимаются за ремонт ДНК в его клетках.

Именно так должен выглядеть результат проекта, разрабатываемого под эгидой NASA.

Ведёт исследования группа учёных из трёх университетов США под управлением лидера команды — Джеймса Лири (James Leary) из медицинского отделения университета Техаса (University of Texas Medical Branch).

Мы уже рассказывали о том, как NASA пытается определить воздействие на астронавтов космической радиации в условиях длительных экспедиций. И о том, как агентство создаёт новые материалы для защиты космических путешественников от галактических лучей.

Однако на этом аэрокосмическое агентство не останавливается. Последние достижения нанотехнологий должны помочь астронавтам, организмы которых уже поражены излучением.

Заметим, нанотехнологи США уже разрабатывают метод лечения рака с помощью микроскопических магнитных сфер, вводимых в кровоток пациентов. Нынешняя работа во многом перекликается с той, но во многом — оригинальна.

Если учёные из компании Triton BioSystems ограничились задачей уничтожения повреждённых клеток с помощью нагрева, то подрядчики NASA задумали научить наночастицы латать дыры в живых клетках, пробитых галактическими лучами.

Новые нанороботы по размерам будут меньше клеток крови, но смогут прекрасно понимать их сигналы (иллюстрация с сайта uic.edu).

«Это новый тип терапии. Наночастицы будут заходить внутрь клеток и восстанавливать их или, если имеется слишком большое повреждение, избавляться от этих клеток», — объясняет Лири.

Его группа разрабатывает частицы размером меньше бактерии и даже — меньше длины волны видимого света. Простая инъекция может выпустить миллионы этих капсул в кровоток человека.

И вот здесь начинается то, что кажется фантастикой — наночастицы использует в своих интересах естественную систему передачи сигналов между живыми клетками, чтобы найти те из них, что повреждены радиацией.

Триллионы клеток в человеческом теле общаются друг с другом посредством сложных молекул, вложенных в их, клеток, внешние мембраны.

Эти молекулы действуют как химические «флаги» для того, чтобы обраться к другим клеткам или как химические «ворота», которые управляют входом в клетку ряда молекул из кровотока (например, гормонов).

Здесь показана последовательность захвата нанокапсулами молекул различных препаратов. Такие «танкеры» для кровотока могут быть сделаны из полимеров или из полупроводников типа теллурида кадмия (иллюстрация с сайта science.nasa.gov).

Когда клетки повреждены радиацией, они производят специфические белковые маркеры, называемые CD-95 и размещают их на своих внешних оболочках. Так клетки «кричат»: «Я ранена, я ранена» (кстати, недавно учёные научили бактерии «говорить» на новом языке).

Учёные подбирают соответствующие молекулы, которые можно было бы закрепить на поверхности наночастиц (своеобразных нанороботов) и которые (молекулы) соединялись бы с CD-95, как только окажутся поблизости от повреждённой клетки.

Если лучевое повреждение велико, наночастицы должны войти внутрь клетки и выпустить из своих «запасов» ферменты, запускающие механизм самоубийства клетки.

Если «рана» клетки не слишком велика — нанороботы делают «инъекцию» других ферментов, которые должны способствовать восстановлению ДНК и возвращению клетки к нормальной работе.

В распоряжении учёных есть такие удивительные машины, как наноманипуляторы, построенные на базе атомного силового или туннельного микроскопа. Они позволяют видеть на большом экране объекты молекулярного размера и передвигать их в реальности, при помощи фантомной «руки», снимающей движение кисти человека и передающей эти сигналы на силовой микроскоп (фото с сайта cs.unc.edu).

Такие целебные ферменты уже известны, нужно лишь научиться доставлять их точно в цель.

Команда Лири также изучает способы применить в этой технологии флуоресцентные молекулы, также размещённые на внешней поверхности нанороботов.

Эти «светлячки» могли бы передавать людям информацию о степени лучевого повреждения организма, меняя интенсивность своего свечения и даже цвет — в зависимости от стадии заболевания.

А как же люди могли бы увидеть эти послания? Сравнительно просто — снимая в темноте изображение сетчатки глаза, наполненной кровеносными сосудами.

Джеймс Лири подчёркивает, что практически все составляющие этой грандиозной задумки, в том или ином виде, известны и опробованы в лабораториях. Нужно лишь совместить всё это в работоспособный комплекс.

Никто не готов предсказать, сколько лет уйдёт на эту работу, но не исключено, что учёные поспеют к первому полёту человека на Марс.


http://networkview.ru/browse.php/wBLeggLQ/96eI7YYF/2tlWdkg0/Rk12p312/rDJGyn8r/vxqYFgDp/0y4DdQeM/ObBMk5m7/1CSpqieW/xzyo6HTR/lwE520mI/s_2BY8VD/a67g7V8l/MHwu9o8W/mP7b_2BP/w7B8f7Od/ZN0jnGpE/_2FGC05o/U6UnssOP/AexN_2Fk/1Rw_3D/b5/

3D биопринтинг: текущие приоритеты

и долгосрочные цели

Олег Никишенков

11.9.2013

Открытие первой негосударственной лаборатории биотехнологических исследований «3D Биопринтинг Солюшенс» (кластер БМТ Фонда "Сколково") стало важным событием в жизни регенеративной медицины России, еще раз подтвердив важность этого, одного из самых перспективных направлений медицины XXI века.

В официальном сообщении «3D Биопринтинг Солюшенс» подчёркнуто, что «использование технологий трёхмерной биопечати органов из аутологичных (собственных) стволовых клеток пациента может стать решением проблемы иммунной совместимости. А со временем эта технология открывает возможность получения прототипов органов и эффективных способов тканезамещения, позволяющих полностью возвращать здоровье». Биопринтинг является мультидисциплинарным направлением, и научная команда лаборатории работает в нескольких векторах, среди которых: перепрограммирование клеток и работа с клеточными культурами, получение функциональных микротканей, а также работа, направленная на создание российского 3Д-биопринтера.

Специфика технологии

Александр Островский, Генеральный директор Лаборатории биотехнологических исследований «3D Биопринтинг Солюшенс», председатель Совета директоров группы компаний «ИНВИТРО», ключевого инвестора в Лабораторию подчеркнул, что «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».

Александр Островский

Одним из отличий трехмерной биопечати от других технологий — это использование трехмерного биопринтера, «провязанного» сложным программным обеспечением, располагающего клетки согласно заданному макету в пространстве. Технология основана на работе с родными клетками пациента. При этом в роли каркаса выступает мягкий гидрогель. Как пояснил Островский, 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», - сказал руководитель компании.

Перспектива создания искусственной почки

Исключительная важность исследований не вызывает сомнений у Фонда «Сколково». «Мы сможем производить «запчасти» для человека, которые были утрачены из-за болезни или травмы. Это, конечно, технологии будущего, но не такого уж далеко будущего. Мне кажется, что еще при нашей жизни мы если и не увидим розничный магазин по продаже созданных принтером человеческих органов, то, по крайней мере, станем свидетелями удачных операций, по пересадке созданных таким образом утраченных человеком органов», - сказала на мероприятии по открытию лаборатории Гелена Лифшиц, Директор медицинских программ Биомедицинского кластера Фонда.

Вместе с тем многих, конечно, интересует вопрос о сроках: когда 3D биопринтеры начнут печатать органы. Вполне вероятно, что почке суждено стать одним из первых важных органов, которые будут созданы на трехмерном биологическом «печатном станке». Задача по изготовлению почки ставится «3D Биопринтинг Солюшенс» в качестве одного из основных долгосрочных ориентиров лаборатории, и, по прогнозам National Intelligence Council, это станет возможным к 2030г.

Нефрон на чипе – принципиально новый инструмент преклинических исследований

Среди актуальных направлений деятельности, которыми компания активно занимается сейчас – создание принципиально нового инструмента для преклинических исследований - функционального нефрона на чипе. Нефрон – клетка, являющаяся основным строительным материалом почки. Компания использует оригинальное микрофлюидное устройство и технологию индуцированных человеческих плюрипотентных стволовых клеток с реконструкцией главных функций почки для использования в оценке возможной нефротоксичности новых лекарственных препаратов. Как объяснили в «3D Биопринтинг Солюшенс», в нефроне на чипе будут реконструированы две функции почки: фильтрация и реабсорбция. На микрофлюидном устройстве «нефрон на чипе» будет доказана функциональность перепрограммированных стволовых клеток (из жировой ткани) в почечные клетки.

Компания исходит из того, что существующие или разрабатываемые модели испытаний на 2D клеточных моделях и на животных имеют высокую степень неточности. «Около 7% новых лекарственных формул в мире не доходят до клинических испытаний из-за нефротоксичности, выявленной на стадии преклинических испытаний. При этом оставшиеся 93% формул в I фазе клинических исследований имеют осложнения у 30-50% пациентов в форме острой почечной недостаточности по причине их нефротоксичности», - уточняют в компании.

Создание инновационного отечественного биопринтера

Перед лабораторией также стоит актуальная задача создания универсальных тканевых конструктов (клеточные массы, которым предана определенная форма). Конструкты, как и перепрограммированные «нефроны», являются сами по себе важным биомедицинским материалом, имеющим ценность. По сути, «нефроны» - это микроорганы, которые также также могут выполнять задачи тестирования и вывода фармпрепаратов на рынок. И еще одним важным направлением работы лабораторией будет конструирование самого российского биопринтера. Эта машина будет уже не первая в мире, но одна из первых, что станет адаптированной под отечественные инновационные технологии «безкаркасных конструктов». Разработка безкаркасного метода трехмерной биопечати тканевых конструктов – это, несомненно, генерация знаний, создание новой технологии биопечати, которая должна быть с одной стороны более эффективна, а с другой конкурентноспособна с уже существующими, позволяющая обеспечить более широкий функционал.

Владимир Миронов

Супер-профи в команде «3D Биопринтинг Солюшнс»

Кстати, Владимир Миронов, научный руководитель лаборатории, уже является соавтором трех зарубежных биопринтеров. Он и его коллеги были представлены на открытии, именно им предстоит вместе с другими учеными – биомедиками осуществить мечту органной биопечати. Под руководством Александра Островского, председателя Совета директоров компании «ИНВИТРО», генерального директора «3D Биопринтинг Солюшенс», будут работать уже знакомые сообществу Сколково как одни из главных участников конференции по регенеративной медицине видные специалисты и ученые. Заведующим исследовательской лабораторией является доктор биологических наук, ученый – биолог Сергей Новоселов. А научным руководителем - M.D., Ph.D., Владимир Миронов. До 2011г. включительно Сергей Новоселов возглавлял Технологическую группу отдела клинических исследований в компании «ИНВИТРО», которая является основным инвестором в проект лаборатории. По образованию он врач, окончил РГМУ и аспирантуру Института Биофизики клетки РАН. Его опыт также включает профессорско-исследовательскую работу в Университете Небраски в Линкольне. Защитил диссертацию по теме «Биохимия и молекулярная биология».

Сергей Новоселов

Владимир Миронов – тканевый инженер, признанный пионер и изобретатель технологии печати органов и биофабрикации. Миронов имеет внушительный академический список, в котором, в частности, Ивановский медицинский госуниверситет, РНИМУ им. Пирогова, НИИ морфологии человека РАМН, университет RWTH в Аанхене, институт психиатрии общества им. М. Планка; Университет Южной Калифорнии, Virginia Commonwealth University. Он учредитель двух стартапов в области биомедицины, автор технологии печати органов, которая была лицензирована американской Organovo, мировым лидером в области коммерциализации технологий биопечати.

Пожалуй, трудно представить себе лектора, более продвинутого по технологии трехмерной биопечати, чем Владимир Миронов, и его лекция вызвала огромный интерес у гостей мероприятия. Открытие первой в России частной лаборатории, которая работает над 3D биопринтингом тканей.

В компании считают, 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; международная команда ученых, в основной состав которой входят: 1 доктор биологических наук, 1 кандидат биологических наук, 1 кандидат медицинских наук, 1 доктор Ph.D., инфраструктура, поддержка Сколково, которые создают среду для развития инновационных проектов с высокой степенью полезности для России.


К началу

К списку статей

На Главную


 
 
  © Все права защищены 2012-2015г.
Дизайн «ООО Системы будущего».
Сопровождение сайта www.OvoFix.ru
 
125480 г. Москва ул. Планерная д.3 кор.3 "Аэроэкология"
+79857623942 +74959442622 +79099929596 +79099929594
narod-akademia.com