Как ученые пытаются создать искусственные человеческие органы

GQНаука

Копировать и вставить

Как ученые пытаются создать искусственные человеческие органы и станет ли замена печени такой же привычной манипуляцией, как смена тормозных колодок в автомобиле.

Текст: Вадим Рощин

В начале XXI века наука только-только подступалась к идее создания искусственных человеческих органов, которые можно было бы использовать для трансплантации. Спустя 20 лет десятки лабораторий по всему миру проводят эксперименты в этой области, мыши с искусственно выращенными яичниками приносят потомство, а производители косметики тестируют новинки на выращенной в пробирке коже — потому что на мышах и кроликах это делать теперь запрещено (по крайней мере в Европе). GQ поговорил с экспертами из трех российских центров, в которых пытаются наладить производство «запчастей» для человека, и о совершенно фантастических разработках, которые вот-вот изменят медицину и мир.

Биопринтинг

Биопринтинг — это «печать» тканей живых существ. Принцип такой же, как и в обычном офисном устройстве для распечатки документов, только вместо чернил из картриджа подается биоматериал — клетки различных тканей организма. К слову, первый биопринтер, созданный в 2001 году, представлял собой как раз модернизированный офисный девайс Hewlett Packard.

«Многие представляют себе 3D‑принтинг как послойную печать объектов из пластика согласно заданной цифровой модели — и это действительно самая близкая аналогия биопринтинга, — рассказывает Юсеф Хесуани, глава лаборатории 3D Bioprinting Solutions. — Естественно, мы избегаем в работе высоких температур, чтобы не повредить «расходный материал», в основе которого — белки. Способы печати бывают разными — мы, например, придумали технологию управления клетками с помощью магнитных полей. Исходный материал «левитирует» в жидкой питательной среде, а когда он попадает в магнитную ловушку — клетки начинают взаимодействовать друг с другом, и формируется нужная нам ткань. Еще одна технология — печать прямо в зоне дефекта, например, на месте повреждения кожи. Всю работу в этом случае выполняет роботический манипулятор, к которому мы приделали нашу форсунку с биоматериалами и для которого написали софт. Оператор выводит механическую руку в «точку ноль», а дальше робот сам начинает латать дефект».

В российской лаборатории с помощью такого манипулятора уже проводили эксперименты по устранению дефектов кожи у крыс и минипигов. (За границей пошли еще дальше: в прошлом году интернациональная команда ученых в ОАЭ впервые сделала «заплатку» на коже человека.) Кроме того, в 2015 году в России напечатали мышиную щитовидную железу, которую потом успешно трансплантировали. Эксперимент доказал: биопринтинг позволяет создавать и заменять целые органы не только в теории, но и на практике. Щитовидную железу выбрали для опыта по нескольким причинам. Во-первых, легко проверить ее работоспособность — просто измерив уровень гормонов в крови. Во-вторых, в структуре щитовидки нет сложных участков, которые не могли бы воспроизвести существующие на данный момент принтеры. Тем временем ученые из Чикаго поставили схожий эксперимент — пересадили мышке напечатанный яичник. Опыт также был удачным, мышь дала потомство.

А вот печатать жизнеспособные человеческие органы пока что мешают два ограничения. Первое — большой размер этих самых органов и, как следствие, их сложная структура. Современные технологии не позволяют создать внутри искусственного органа систему сосудов, необходимых для его нормальной работы после пересадки, — клетки внутри напечатанного объекта не получают питания и погибают от нехватки кислорода. В случае с мышиной щитовидной железой ученые использовали эмбриональные клетки, в которых уже заложена необходимая информация о сосудах, то есть условия для их прорастания были созданы заранее. Да и тот факт, что мышиный орган в десятки раз меньше человеческого, тоже сыграл важную роль в успешном завершении эксперимента.

Вторая проблема — нехватка материала. Для биопечати нужны клетки, которые сначала необходимо вырастить, а для этого требуется время. В случае с кожей, например, на подготовку уходит порядка 4‑6 недель, но в целом у каждого типа клеток своя скорость и возможность деления. Клетки кожи и крови, например, постоянно обновляются — у них высокий регенеративный потенциал. А клетки эндокринных органов делают это значительно реже и воспроизводятся намного медленнее. Для печати мышиной щитовидной железы экспериментаторы взяли эмбриональные клетки, которые, по словам ученых, «дают отличный прирост в сотни процентов». Использование эмбриональных клеток человека в России запрещено, а клетки той же щитовидной железы растут заметно хуже, их прирост — всего 5‑10 процентов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

После ограбления сжечь После ограбления сжечь

Как удалось провернуть самое крупное ограбление в истории США?

GQ
Полноприводная Granta, пикап Niva и другие. Топ-10 самых редких Lada Полноприводная Granta, пикап Niva и другие. Топ-10 самых редких Lada

Автомобили Lada, о которых вы вряд ли слышали

РБК
Криштиану торжествует Криштиану торжествует

Роналду-человек и Роналду-миф. Биография непревзойденного футболиста

Esquire
Кому доверить ребенка. Разбор педагогических методик в детских садах Кому доверить ребенка. Разбор педагогических методик в детских садах

Самые известные педагогические методики в детских садах

СНОБ
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

Юрий Стоянов — о кровопийцах, стендаперах, прошлом, будущем и несбыточном

GQ
«Звук металла» – это притча о силе тишины, которой не хватает многим из нас «Звук металла» – это притча о силе тишины, которой не хватает многим из нас

«Звук металла» — история, заставляющая задуматься о суете и бесконечных заботах

GQ
Политические заключенные Политические заключенные

Большая политика — это игра с большими ставками: на кону деньги, карьера, жизнь

GQ
Паукообразные дракулы: как живут одни из самых опасных животных России и можно ли от них спастись Паукообразные дракулы: как живут одни из самых опасных животных России и можно ли от них спастись

Вероятность нападения клеща в теплый сезон выше, чем шанс встретиться с медведем

Вокруг света
Неизбежный крах Неизбежный крах

Почему автопром не переживет массового распространения электромобилей

Forbes
Как устроен патрульный катер «Мангуст» с ракетной установкой Как устроен патрульный катер «Мангуст» с ракетной установкой

Эта легкомысленного вида посудина — первая в своем роде

Maxim
Вдовцы Вдовцы

Полину Барскову узнали благодаря ее стихам – умным, тонким

Правила жизни
Федор Бухаров: «Мы проповедуем простой принцип win-win» Федор Бухаров: «Мы проповедуем простой принцип win-win»

Вице-президент «Тинькофф» объясняет, что такое «Играем за бизнес»

Forbes
Прощай, оружие Прощай, оружие

История Виктора Бута, возможно, самого известного торговца оружием

Esquire
«Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции» «Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции»

Баня занимает особый статус в русской культуре

N+1
Лайфхаки от водителя, который проехал на одной машине больше 5 миллионов километров Лайфхаки от водителя, который проехал на одной машине больше 5 миллионов километров

Ирв Гордон — главный дальнобойщик планеты

Maxim
Знак на лбу у римских купидонов назвали клеймом преступников и рабов Знак на лбу у римских купидонов назвали клеймом преступников и рабов

Анализ сицилийских мозаик принес новую трактовку V-образных символов

N+1
Сам себе режиссер Сам себе режиссер

История самого кинематографичного во Франции побега из тюрьмы

GQ
Как Трэвис Скотт стал самой продающей звездой пандемической эпохи Как Трэвис Скотт стал самой продающей звездой пандемической эпохи

Творческий путь Трэвиса Скотта, неразрывно связанный с маркетинговой силой

РБК
Пять шагов к деньгам: как правильно искать инвестора для стартапа Пять шагов к деньгам: как правильно искать инвестора для стартапа

К поиску инвестиций необходимо относиться как к отдельному проекту

Forbes
Чем грозит отсутствие зуба, и почему «мосты» и протезы не спасают от деформации челюсти Чем грозит отсутствие зуба, и почему «мосты» и протезы не спасают от деформации челюсти

Эксперт отвечает на самые популярные вопросы об имплантации зубов

Популярная механика
«В чем сила, брат?»: за что мы всегда будем любить Данилу Багрова «В чем сила, брат?»: за что мы всегда будем любить Данилу Багрова

Почему фильмы «Брат» и «Брат-2» не теряют своей актуальности и сегодня?

Psychologies
Возьми с собой в отпуск: 10 легких сериалов для летних вечеров Возьми с собой в отпуск: 10 легких сериалов для летних вечеров

Собрали для вас «чемоданчик» сериалов на лето

Cosmopolitan
Грунт и асфальт: раллийный триумф Subaru Грунт и асфальт: раллийный триумф Subaru

Лучшие результаты в ралли Великобритании показали три Subaru Impreza 555

Популярная механика
5 странных профессий со всего мира 5 странных профессий со всего мира

Только представь себе их Доски почета!

Maxim
Среди южноамериканских млекопитающих нашлись новые хозяева трихинелл Среди южноамериканских млекопитающих нашлись новые хозяева трихинелл

Ученые нашли паразитических червей у чилийской кошки и малого гризона

N+1
Прожектор перестройки Прожектор перестройки

Что мешает российской экономике расти?

Forbes
Звезды и благотворительность: кто занимается реальной помощью Звезды и благотворительность: кто занимается реальной помощью

Знаменитости нередко вступают в ряды благотворителей

Cosmopolitan
Почему этим летом вам надо поехать в Красноярск Почему этим летом вам надо поехать в Красноярск

Красноярск — новое направление внутреннего туризма

GQ
Как певицы стали актрисами: Брежнева, Гагарина и другие звезды, снявшиеся в кино Как певицы стали актрисами: Брежнева, Гагарина и другие звезды, снявшиеся в кино

Эти звезды шоу-бизнеса доказали, что могут успешно сниматься в фильмах

Cosmopolitan
7 вещей, которые поймет только сильная женщина 7 вещей, которые поймет только сильная женщина

Самая глупая в мире мысль — это мысль о том, что женщины слабые

Cosmopolitan
Открыть в приложении