Органы из принтера
Технологии выращивания человеческих органов, которые еще недавно казались сценарием для научной фантастики, постепенно переходят из фазы прототипирования в плоскость прикладных исследований. Как далеко продвинулись ученые и бизнес и какие ограничения им предстоит преодолеть для развития рынка биопечати – в материале «Ведомости. Науки»
Только в России трансплантации в 2023 г. ожидали более 10 000 человек, следует из данных НМИЦ трансплантологии и искусственных органов им. В. И. Шумакова Минздрава. Одним из способов преодолеть острую нехватку донорских органов становится биопечать.
В основе технологии лежит создание тканей из собственных клеток пациента. Такой подход позволяет уменьшить риски иммунного отторжения напечатанных элементов. Помимо этого биопринтинг может использоваться в доклинических исследованиях лекарств, в этом случае напечатанные ткани становятся платформой для их тестирования.
Мировой рынок биопечати в 2023 г. оценивался в $2,3 млрд, говорится в аналитическом материале американской исследовательской компании Grand View Research. К 2030 г. он может достичь $5,3 млрд при среднем ежегодном темпе роста 12,5% (CAGR 2024–2030).
Почка отсчета
Впервые концепция биопечати была продемонстрирована в 1988 г.: доктор Роберт Клебе их Техасского университета использовал модифицированный струйный принтер HP для нанесения клеток с помощью технологии цитоскрибирования. Существенный шаг вперед произошел в 1999 г., когда команда под руководством доктора Энтони Атала в Институте регенеративной медицины Уэйк Форест в США напечатала искусственный каркас человеческого мочевого пузыря и засеяла его клетками пациента. Полученный орган функционировал, и спустя 10 лет после имплантации у пациента не было серьезных осложнений.
В 2002 г. Форест напечатал миниатюрную функциональную почку. А год спустя доктор Томас Боланд из американского Университета Клемсона запатентовал использование струйной печати для размещения клеток в организованные 3D-матрицы. В 2009 г. компания Organovo выпустила первый коммерчески доступный 3D-биопринтер. А вскоре был создан биодеградируемый кровеносный сосуд – первый в своем роде, без клеточного каркаса.
Биопечать в теле пациента
Первый российский биопринтер компания 3D Bioprinting Solutions создала в 2014 г., а в начале следующего года пересадила органный конструкт щитовидной железы мыши. По словам управляющего партнера компании Юсефа Хесуани, на практике биопечать становится инструментом для замещения поврежденных участков ткани.
В декабре 2023 г. в России провели первую операция с помощью in situ биопринтера, разработанного 3D Bioprinting Solutions и НИТУ МИСИС. In situ биопечать происходит непосредственно на теле пациента, который во время дыхания совершает микродвижения. С помощью роботизированной системы принтер адаптируется к изменяющейся геометрии тела. «Система сканирует область дефекта, отслеживает движения и корректирует процесс печати в режиме реального времени», – рассказал директор Института биомедицинской инженерии МИСИС Федор Сенатов.