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

С грехом пополам С грехом пополам

Андрей Подшибякин — об армагеддоне, в котором мы живем и который не видим

GQ
Гнев небес Гнев небес

Взрыв сверхновой поблизости от Земли способен уничтожить почти все живое

Вокруг света
Сознание — сила Сознание — сила

Медитация. Что это за практика, в чем причина ее популярности и нужна ли она вам

GQ
Федор Федотов Федор Федотов

Федор Федотов, актер ТЮЗа и хоккеист, сыграл в драме «Серебряные коньки»

Собака.ru
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
Это мешает тебе выглядеть роскошно! 10 признаков неухоженных волос Это мешает тебе выглядеть роскошно! 10 признаков неухоженных волос

Признаки неухоженных волос

VOICE
Последний сезон Последний сезон

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

GQ
«Хандра хуже холеры»: 7 советов для самоизоляции от русских классиков «Хандра хуже холеры»: 7 советов для самоизоляции от русских классиков

Поэты и писатели подскажут, как пережить непростые времена

Культура.РФ
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Действительно ли питьевая вода содержит женские гормоны, стероиды и лекарства и как уберечь себя от этого Действительно ли питьевая вода содержит женские гормоны, стероиды и лекарства и как уберечь себя от этого

Откуда берутся в воде продукты фарминдустрии и как защититься от них?

Популярная механика
Сильные мира сего Сильные мира сего

Безопасный способ обретения нечеловеческой силы

GQ
«Стараюсь удерживать вес, и это у меня получается» «Стараюсь удерживать вес, и это у меня получается»

Опыт похудения на диете Дюкана

Худеем правильно
Перестройка XXI века Перестройка XXI века

Михаил Насибулин — о стимулах и барьерах на пути развития цифровых технологий

РБК
Метаанализ указал на связь преждевременного рождения с низким интеллектом во взрослом возрасте Метаанализ указал на связь преждевременного рождения с низким интеллектом во взрослом возрасте

Ученые обнаружили связь между неонатальными патологиями и IQ

N+1
Средневековая мода на длинноносые башмаки стала причиной бурсита Средневековая мода на длинноносые башмаки стала причиной бурсита

Мода на пулены привела к проблемам со ступнями у средневековых людей

N+1
Открыт ранее неизвестный вид необычных змеехвосток родом из юрского периода Открыт ранее неизвестный вид необычных змеехвосток родом из юрского периода

Ученый открыл новый вид зубастых восьмируких змеехвосток

Популярная механика
«Не знаю, как быть дальше»: 22 вещи, которые можно сделать прямо сейчас «Не знаю, как быть дальше»: 22 вещи, которые можно сделать прямо сейчас

Простые советы, которые помогут двигаться дальше

Psychologies
«Каждый за себя»: как я стала матерью-одиночкой и заработала первый миллион «Каждый за себя»: как я стала матерью-одиночкой и заработала первый миллион

#НЕзависимая Надежда Озимова — как ей удалось создать курс по брендингу

Cosmopolitan
Физики обнаружили новый тип квазичастиц: основа для компьютеров будущего Физики обнаружили новый тип квазичастиц: основа для компьютеров будущего

Ученые из России экспериментально доказали существование нового типа квазичастиц

Популярная механика
Скажи целлюлиту Скажи целлюлиту

Выбираем самые эффективные средства против целлюлита

Cosmopolitan
Чем грозит передозировка йода? Чем грозит передозировка йода?

Симптомы отравления йодом обнаруживаются у многих туристов

Cosmopolitan
Что такое пеший туризм и почему он делает нас счастливее Что такое пеший туризм и почему он делает нас счастливее

Почему люди ходят на дальние расстояния и как это влияет на психику

РБК
Почему ты не хочешь ребенка? Почему ты не хочешь ребенка?

Первый ребенок — это последняя кукла, но что, если куклы тебе не нравились?

Cosmopolitan
Бьюти-лайфхаки из интернета: проверим вместе с экспертами? Бьюти-лайфхаки из интернета: проверим вместе с экспертами?

Популярные бьюти-лайфхаки: какие из них действительно работают?

Cosmopolitan
10 ошибок снятия макияжа, которые портят твою кожу 10 ошибок снятия макияжа, которые портят твою кожу

Снятие макияжа в домашних условиях: главные ошибки

Cosmopolitan
Марсианские каникулы: рассказываем о путешествиях на Марс Марсианские каникулы: рассказываем о путешествиях на Марс

Самое время освежить в памяти историю изучения Красной планеты

Популярная механика
10 лучших дорам 10 лучших дорам

Дорамы, которые помогут справиться с тоской по мексиканским телесериалам

Cosmopolitan
Временные парадоксы: 10 фильмов, которые взорвут твой мозг Временные парадоксы: 10 фильмов, которые взорвут твой мозг

Увлекательные фильмы о временных петлях и парадоксах — без «Дня сурка»

Cosmopolitan
Что в токене тебе моем Что в токене тебе моем

Что такое NFT и как этот термин связан с миром современного искусства

AD
Авантюрный роман: невероятные приключения «забайкальского самодержца» и «шалуна» Екатерины II, командира Нарышкина Авантюрный роман: невероятные приключения «забайкальского самодержца» и «шалуна» Екатерины II, командира Нарышкина

В XVIII–XIX веках сибиряки часто говорили: «От царя далеко, до бога высоко»!

Вокруг света
Открыть в приложении