Роботы-биопринтеры и медицина будущего
В конце декабря минувшего 2023 года в Главном военном клиническом госпитале им. академика Н. Н. Бурденко провели первую в мире операцию с использованием биопринтера. Это, как говорил Нил Армстронг, большой шаг для всего человечества.
Технология 3D-биопринтинга – практически ровесница века. Одним из ее основателей стал Владимир Александрович Миронов, чья концептуальная работа на эту тему была опубликована в 2003 году. В то время он жил и работал в США, но позже вернулся в Россию и стал научным руководителем российской компании 3D Bioprinting Solutions. Первый серийный биопринтер создали в 2009 г. в США (компания Organovo). В 2014 г. появился первый российский 3D-биопринтер FABION (компания 3D Bioprinting Solutions). Принцип работы этого устройства почти тот же, что и обычного трехмерного принтера, но в качестве «строительного материала» используются так называемые биочернила – гелеобразная субстанция, насыщенная живыми активными биологическими клетками. Это могут быть бактерии, а могут быть клетки, извлеченные из тканей многоклеточного организма, в том числе и человеческого, а затем размноженные в биореакторе. Помещая клетку в определенную точку пространства, можно создавать сложные клеточные конструкции, которые затем, если все сделать правильно, заживут своей жизнью. Гель на первых порах служит строительным раствором, скрепляющим конструкцию, а потом, когда взаимодействие налажено, удаляется.
Возможности для медицины это открывает огромные. Теоретически так можно создать и почки, и сердце из собственных стволовых клеток пациента, и эти органы не будут отторгаться при пересадке, а следовательно, пациенту не нужно будет подавлять иммунитет. Не говоря уже о том, что при использовании 3D-биопринтинга отпадает надобность в свежем трупе для получения донорского органа.
Это в теории. На практике же при печати сложных органов пока возникают серьезные трудности. Для того чтобы их создать, «строительный раствор» должен быть достаточно густым, чтобы как следует удерживать конструкцию, но так получилось, что гель биочернил чем гуще, тем токсичнее для клеток, и они не живут в нем достаточно долго. И печать органа должна происходить очень быстро, чтобы по завершении тут же поместить орган в питательную среду.