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

Вечное перо Вечное перо

Февраль, стоит ему начаться, напоминает нам о таком явлении, как чернила

GQ
Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково

Дмитрий Данилов — о самом долгожданном моменте лета

РБК
Цветы жизни Цветы жизни

Лев Рубинштейн — о разных ипостасях роз и обманутых ожиданиях

GQ
Забудьте Шерлока и мисс Марпл! 5 крутейших детективных сериалов 2021 года Забудьте Шерлока и мисс Марпл! 5 крутейших детективных сериалов 2021 года

Новые детективные сериалы, мимо которых просто нельзя пройти

Cosmopolitan
Последний сезон Последний сезон

Андрей Подшибякин — о том, почему кино превратилось в бесконечный сиквел

GQ
Гиперкарнавал: какой получилась «Круэлла» Крэйга Гиллеспи Гиперкарнавал: какой получилась «Круэлла» Крэйга Гиллеспи

Почему в мире «Круэллы» Крэйга Гиллеспи хочется провести больше двух часов

РБК
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
Кто тренирует Мадонну, Вирджила Абло, Беллу Хадид и как заниматься с ними Кто тренирует Мадонну, Вирджила Абло, Беллу Хадид и как заниматься с ними

Эффективные спортивные упражнения от самых звездных тренеров

РБК
Майкл Шелленбергер: 15 аргументов экоскептика Майкл Шелленбергер: 15 аргументов экоскептика

Так ли апокалиптично будущее, как его представляют экоактивисты?

РБК
Муж брал кредиты мне на наркотики: история бывшей амфетаминщицы Муж брал кредиты мне на наркотики: история бывшей амфетаминщицы

Как нашей героине удалось завязать с наркотиками и почему «больше никогда»

Cosmopolitan
Китай Китай

Какое будущее у отношений Китая и России?

Esquire
Путешествие на Запад: как шаурма заняла достойное место среди мирового стритфуда Путешествие на Запад: как шаурма заняла достойное место среди мирового стритфуда

Денер-кебаб — настоящий кулинарный захватчик

Вокруг света
Пост сдал, пост принял Пост сдал, пост принял

Какие плюсы и минусы есть у киборгизации?

GQ
Как я нанял дорогого продажника и потерял 15 млн рублей Как я нанял дорогого продажника и потерял 15 млн рублей

Отрывок из книги Сергея Лекторовича «Сначала будет страшно»

Inc.
Как сложились судьбы групп «Фабрики звезд»: «Корни», «Челси», «Тутси» и другие Как сложились судьбы групп «Фабрики звезд»: «Корни», «Челси», «Тутси» и другие

Как сейчас живут группы «Фабрики звезд»?

Cosmopolitan
«Я родилась, чтобы ломать стереотипы»: как Варвара Шмыкова много лет ждала свою роль и попала в список Forbes «Я родилась, чтобы ломать стереотипы»: как Варвара Шмыкова много лет ждала свою роль и попала в список Forbes

Актриса Варвара Шмыкова — почему ей важно быть примером для всех девочек

Forbes
Психика дороже: почему теннисистка Наоми Осака снялась с турнира и повлияет ли это на ее контракты Психика дороже: почему теннисистка Наоми Осака снялась с турнира и повлияет ли это на ее контракты

Почему спонсоры прощают теннисистке Наоми Осаке все её решения?

Forbes
За деньги не рожаем За деньги не рожаем

Как демографический переход меняет мир и семью?

Эксперт
Как движение влияет на мозг: 6 принципов и полезных приемов Как движение влияет на мозг: 6 принципов и полезных приемов

Почему для того, чтобы быть здоровым и счастливым, необходимо двигаться?

Reminder
Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу» Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу»

Лариса Долина — о преображении, силы воли и нежелании расслабляться

Здоровье
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
Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска

Как правильно собрать косметику для поездки

VOICE
Шляпа для секса и другие хитрые уловки защитников животных Шляпа для секса и другие хитрые уловки защитников животных

На что только не идут зоологи, чтобы сохранить исчезающие виды животных

Maxim
Как экзотические растения повлияли на возникновение модернизма в литературе. Глава книги Как экзотические растения повлияли на возникновение модернизма в литературе. Глава книги

Отрывок из книги Ольги Кушлиной о связи литературы XX века и комнатных растений

Esquire
«Моя жизнь лучше, чем я могла мечтать!»: как Меган Маркл обрела личное счастье «Моя жизнь лучше, чем я могла мечтать!»: как Меган Маркл обрела личное счастье

Герцогиня Сассекская - образец успешной и сильной женщины

Cosmopolitan
Новый взгляд на свёклу и мангольд Новый взгляд на свёклу и мангольд

Столовая свёкла признана одной из самых полезных овощных культур

Наука и жизнь
Девушка с «Плотинки». Писательница Анна Матвеева — о лете со старого снимка Девушка с «Плотинки». Писательница Анна Матвеева — о лете со старого снимка

На старой фотографии Свердловск, сирень и пальто как часть юности и целой эпохи

РБК
Слиятельные люди Слиятельные люди

Кто все еще делает бизнес на умирающем российском рынке M&A

Forbes
Наука или индустрия: как сделать правильный выбор Наука или индустрия: как сделать правильный выбор

Что мотивирует людей совмещать работу в ИТ и преподавание?

Популярная механика
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
Открыть в приложении