3D печать органов
Опубликовано: 06.09.2018
Напечатать сердце
Однажды настанет день, когда тысячи нуждающихся людей получат жизненно важный орган без ожидания своей очереди. Что примечательно, орган будет создан при помощи их же клеток. Речь идет о 3D печати органов. Сейчас для многих эта мысль кажется фантастической, однако это реально. Разработчики 3D печати органов, среди которых компания Organovo и лаборатория Инвитро , медленно, но уверенно продвигаются к получению органа, способного полноценно функционировать в организме человека.
Биопринтер для печати человеческих органов
Футуристический прогноз: мясо из принтера, искуственный человек и будущее России
3D печатание
Ученые пришли к 3D печати органов не сразу. До этого в медицине использовались самые разные методы. Изначально практиковали генную терапию – вводили пациенту комплексы, в ходе которых выделялись клетки. В эти клетки вводили определенные гены, которые потом размещали в организме пациента.
Далее идет клеточная терапия . Здесь ученые использовали эмбриональные стволовые клетки , которые можно было развить до клеток, нужных пациенту. Этот метод запретили по морально-этическим соображениям, так как для клеточной терапии нужен эмбрион, который, естественно, расходуется в ходе ее проведения.
Следующим этапом стала тканевая инженерия – здесь берется основа, на которую кладутся клетки, все это помещается в биореактор, который и создает нужный орган. Методы тканевой инженерии могут быть каркасными и бескаркасными. В первом случае используется трупный орган, в который помещают клетки пациента. Второй метод предусматривает использование гидрогеля. Создание органа происходит следующим образом: изначально ставится каркас с клетками, который со временем растворяется, а на его месте начинает функционировать новый, уже подросший, орган.
3Д печать тканей организма
Зачем нужны биороботы?
Создание органов
Изначально ученые создавали органы следующим образом : первым делом формировали искусственную структуру (в форме органа), а после этого наполняли ее живыми клетками. Эта технология оправдала себя, когда в 1999 году нескольким пациентам пересадили созданные таким образом мочевые пузыри. Уже в последнее десятилетие специалисты смогли создать 3D принтер, который может одновременно формировать структуру и наполнять ее клетками.
Однако некоторые специалисты (например, ученые Organovo) считают , что при создании органа можно обойтись без формирования каркаса, используя возможность самоорганизации живых клеток. Они утверждают, что не нужно начинать с формирования опорной структуры, а также, что основная задача создания органа – это целостность структуры. Работники Organovo проводили некоторые эксперименты – при создании кусочков печени они сначала формировали блоки с нужными клетками, а потом 3D принтеры раскладывали их слоями для возможности совместного роста клеток.
Директор института регенеративной медицины Энтони Атала работает со своей командой над печатью на трехмерных принтерах почек для трансплантации . Он, пока еще, находится на ранней стадии, однако достиг в этой сфере большого прогресса. Также ученый со своей командой стремится найти ответ на интересующий его вопрос: возможно ли вырастить органы, а не трансплантировать их?
Уплотнение ткани
Тканевое объединение нескольких типов клеток без смешения
Энтони Атала отмечает четыре уровня сложности 3D печатания органов (от простого к сложному):
Наипростейшими для создания считаются плоские структуры, которые состоят из одного вида клеток (например, кожа); Далее идут трубчатые структуры (например, кровеносные сосуды), которые созданы из двух видов; На третьем уровне – полые органы (например, мочевой пузырь или желудок); И самыми сложными органами считаются печень, сердце и почки (созданием которых и занимаются разработчики).Исследователи продвигаются к последнему уровню сложности: сначала работают с плоскими структурами, потом – с трубчатыми структурами, затем переходят к полым органам. Медицина уже имплантировала людям первые три вида органов, созданных в лаборатории. Исследователи надеются на то, что с помощью 3D принтера удастся нарастить органы, находящиеся на последней стадии.
Применение 3D печати на практике
Основной функцией 3D печати органов является трансплантация органов, однако такие технологии могут применяться в разных сферах медицины. Например:
Пересадка органов. Такое использование органов, напечатанных на 3D принтере, является основным. Благодаря такой возможности могут быть спасены тысячи людей во всем мире; Замена костей. 3D принтеры, с помощью 3D-сканирования, смогут создавать кость, в которой нуждается пациент. Для человека это принесет меньший дискомфорт, а также улучшит подвижность после пересадки; Поддержка скелета . С помощью 3D-принтера в лабораториях создаются структуры для поддержки скелета – это значительно облегчает и помогает излечению пациента; Тестирование лекарств. Создание 3D органов поможет свести «на нет» тестирование медицинских препаратов на животных . В инструкции к лекарствам обычно перечисляются его побочные эффекты – это значит только то, что кому-то пришлось испытать их на себе. С появлением 3D органов можно забыть о тестировании препаратов на живых существах . Такая возможность радует не только людей, относящихся к медицине, но и защитников животных; При появлении органов, созданных с помощью 3D принтера, у хирургов появится возможность лучшей практики – они смогут осуществлять операции на напечатанных органах, что, безусловно, отразится на их работе.