Органы человека поступят в 3D-печать

3D-печать органов на чипах может положить конец лабораторным тестам на животных. Одновременно это ускорит поиск лекарств от неизлечимых болезней.

Ученые разработали печатные 3D-органы на чипах, которые используют губкообразный материал для повторения структуры реальных тканей человеческого тела. Новые девайсы позволяют клеткам расти внутри 3D-полупроводников, что обеспечивает более похожие на реальную окружающую среду условия, чем в традиционных двухмерных емкостях чашек Петри. Это революционное по своей составляющей открытие дает возможность в режиме реального времени постоянно отслеживать жизнь клеток человека, что может способствовать разработке новых передовых методов лечения неизлечимых заболеваний, одновременно снизив количество лабораторных животных, которых для этого используют.

Исследователи рассказали, что их изобретение можно применять для генерации всех разновидностей органов человека в лаборатории для стимуляции того, как повлияют те или иные методы лечения на всё тело. Традиционно биологические исследования осуществляются в чашках Петри, куда помещаются специфические типы клеток, выращенные на плоских поверхностях. Хотя с 1950-х годов данная методика привела к некоторым крупным научным открытиям, включая вакцину против полиомиелита, двухмерная природа иногда приводит к получению ошибочной информации и неудаче лекарств при клинических испытаниях.

При этом клеточная 3D-культура позволит ученым идентифицировать новые методы лечения, также узнать те методики, которых следует избегать. Исследователи также считают, что структуру можно модифицировать для генерации других типов органов вроде печени, сердца или мозга, или даже целого человеческого тела на чипах.

Совсем скоро пациентам, нуждающимся в пересадке органов, не нужно будет ждать месяцами и годами подходящих доноров. Выпуск необходимых телу «запчастей» будет налажен с помощью уникального клеточного 3D-принтера.

Ученые приблизились еще на один шаг вперед на пути создания устройства, способного совершить революцию в медицине. 3D-принтер уже сегодня способен печать целые слои эмбрионических стволовых клеток, а в ближайшем будущем он должен начать выпуск полноценных органов тела. Эксперты разрабатывают «печатающую технологию» в трех измерениях, способную делать из стволовых клеток человеческую ткань.

Исследования ведутся в Heriot-Watt University, расположенном в Эдинбурге. Уже сегодня принтер выпускает необходимые для пациентов костный мозг и кожу. Но пока что ученым не удается перейти на печать более сложных структур эмбрионических стволовых клеток, которые образовывали бы целые органы. К примеру, печень, легкие, сердце и т.д.

Технология использует настраиваемые микроклапаны, которые и участвуют в процессе создания слоев эмбрионических стволовых клеток человека. Аппарат не только изменяет диаметр клеток, необходимый врачам, но и контролирует скорость, с которой они воспроизводятся. Как известно, впоследствии эти клетки могут стать строительным материалом для других клеток любого типа.

Исследователи не сомневаются, что рано или поздно они смогут выращивать новые органы с помощью принтера. А это произведет настоящий переворот в пересадке органов. Исчезнут листы ожидания, необходимость в лекарствах из группы иммунносупрессоров, риск отторжения и смерти. Все нуждающиеся смогут получать специально выращенные для них органы по мере необходимости.

Разработчики уникального 3D-биопринтера уверяют, что через некоторое время медицина сможет печатать на нем органы для пересадки, как сейчас в офисах печатают листы с текстом. Врачу требуются новые кровеносные сосуды или целые органы? Просто жмите на кнопку!

Эта удивительная технология может со временем истребить такое ужасное для многих пациентов понятие, как лист ожидания. Порой, нуждающиеся в трансплантациях органов люди (особенно в России) просто не успевают дождаться, когда до них дойдет очередь. Они умирают, так и не получив новую почку, печень или сердце.

Но американская компания Organovo, работающая над 3D-биопринтером, уже может с его помощью «печатать» новые артерии. Создатели принтера утверждают, что лет через пять эти артерии можно будет запросто использовать во время операций на сердце. Что до более сложных органов тела, вроде сердца, зубов и костей, то принтер предоставит их в распоряжение хирургов через 10 лет.

Данная технология использует уже существующий принцип 3D-моделирования, которая применяется в промышленности. Разница только в том, что 3D-биопринтер создает не модели из пластика, а биологический «строительный материал», то есть живую ткань. Пока что проект находится в стадии разработки, однако его первая рабочая модель станет доступной для клинических исследований уже в конце этого года.

В принтер загружаются клетки пациента, нуждающегося в трансплантации органов, и это дает гарантию, что новый орган не будет отторгнут иммунной системой. Сначала «печатается» лист так называемого «биобумажного геля», затем следует круг из клеток, потом снова лист, снова круг, и так слой за слоем, до тех пор, пока новый орган не будет сформирован. Впоследствии природные клетки начинают реорганизовывать себя, чтобы создать новые кровеносные сосуды.

Для строительства каждого сосуда требуется не меньше часа, а через несколько дней орган можно считать готовым к использованию.

Ссылка на основную публикацию