Концепция «распечатки» органов, которую до недавнего времени можно было увидеть только в фантастических фильмах, возникла благодаря двум параллельным научным прорывам.
Первый — 3D-принтеры, которые появились около десяти лет назад как чудо инженерной мысли, а недавно стали применяться в прикладной науке как экономически доступное устройство, которое можно использовать во многих технологических областях.
Вторая область ускоренного развития — молекулярная биология и генная инженерия, которые позволяют исследователям изучать естественные биологические процессы и вмешиваться в них на клеточном и ядерном уровнях.
Модель напечатанного человеческого сердца, представленная исследователями Тель-Авивского университета, привлекла внимание по всему миру. Здесь пересеклись две оси развития. Исследование рассеивает многие сомнения относительно возможности печатать человечески органы в будущем. Чтобы поверить в это, нужно произнести несколько раз: ученые создали человеческое сердце из человеческих клеток (гордость также вызывает тот факт, что речь идет об израильских ученых).
Haaretz: Фотографии процесса печати потрясают. Но в каком состоянии находится этот транспарант сердца и насколько мы близки к тому, чтобы увидеть, как это произойдет?
На стадии печати сердца помещают в биореактор — что-то вроде контейнера, наполненного питательными веществами для клеток (среда для роста), — который может отслеживать происходящее и создавать оптимальные условия для «созревания» сердец, чтобы получился единый, бьющийся орган. «Нас ждет процесс проб и ошибок. Мы хотим посмотреть, подходят ли все кусочки друг к другу для правильной работы сердца при пульсации. Мы не ждем сиюминутного успеха. Но это случится», — говорит Двир.
— Что происходит после того, как сердце созрело и начинает нормально работать? Ученые надеются пересадить первое напечатанное сердце животному — кролику или крысе — в течение года, а как насчет людей?
— Исследователям пока трудно ставить какие-то временные рамки. В целом они стремятся к тому, чтобы в течение десяти лет в больницах появились нужные принтеры для создания трехмерной человеческой ткани или таких сложных органов как сердце.
— Насколько большое значение имеет это достижение в сфере печати человеческих органов?
— Очень большое. Связь 3D-печати с биологией и печатью человеческих органов возникла относительно недавно. В этом контексте принтеры используют для создания имплантата костей, например титановой бедренной кости; ткани из полностью или наполовину натуральных материалов, например костного мозга («пассивной» ткани) или кровеносных сосудов. Сейчас впервые удалось напечатать настоящий человеческий орган с большим количеством биологических характеристик.
— Какие ограничения существуют у такого нового сердца?
— Оно до сих пор не идеально, его способность функционировать еще не доказана. Тот факт, что оно состоит из двух видов клеток — мышц и крови — важное достижение, но в сердце есть и другие клетки. Исследователи технически способны создать эти и другие клетки из стволовых, как они и сделали для производства нужных нам клеток. Именно этим они планируют заниматься дальше.
— Чем ограничена распечатка человеческого сердца нужного размера, которое будет готово для трансплантации?
— Существует несколько ограничителей на разных этапах процесса, но над этим работают. Во-первых, для того, чтобы создать человеческое сердце нормальных размеров, нужно огромное число клеток. Для этого нужно миллиарды клеток, и существует наука, которая занимается их воспроизводством. Здесь мы приходим к важности ускорения роста клеток. Во-вторых, принтеры. Сейчас уровень принтеров неплохой, но они все еще не обладают достаточным расширением. Эта область также продолжит развиваться. Как только такая инфраструктура возникнет, можно будет создать все необходимые клетки и распечатать сердце, близкое к реальному.
— Возможно ли когда-нибудь создать более сильное, «улучшенное» сердце?
— Сейчас мы работаем над тем, чтобы напечатать сердце, которое будет как можно больше походить на настоящее.
— Что это означает в контексте печати других органов?
— С одной стороны, способность напечатать сердце доказывает, что в принципе это возможно. Если говорить точнее, то у каждого органа свои характеристики. Я не уверен, что прогресс в печати сердца обязательно приведет к прорыву в создании таких органов, как почка, печень или поджелудочная железа.
— Какие другие применения есть у этой технологии?
— По-видимому, создание напечатанной ткани в ближайшие годы получит большее широкое применение, которое изменит лицо медицины. Технологию можно использовать для создания или лечения различных органов — от сердца до тяжелых ожогов. Пока ученые, работавшие параллельно, испытали кусочек сердечной ткани на свиньях.
