Первые образцы напечатанных живых тканей и построенных из них пространственных структур, пока довольно простых, биологи уже изучают в лабораториях. Впереди ещё много работы. Но, по словам учёных, первые "товарные" ткани из принтера появятся на рынке в самые ближайшие годы.
Несколько лет назад было показано, что печать биологических тканей — это не фантастика. Однако от ранних опытов до массового применения такой технологии в медицине пройдёт ещё не один год.
Простой вроде принцип: наращивание клеточной ткани слой за слоем при помощи принтера, напоминающего по устройству обычный. Но тут главное — продумать все тонкости технологии, выявить её подводные камни.
Этим и занимаются профессор Габор Форгач (Gabor Forgacs) и его лаборатория Forgacslab в рамках проекта Organ Printing.
Форгач и его коллеги из университета Миссури (University of Missouri-Columbia) создали функциональные кровеносные сосуды и кусочки сердечной ткани при помощи своего перспективного способа печати органов, о чём и написали статью в журнале Tissue Engineering.
Говоря упрощённо, в экспериментах университета Миссури используется трёхмерный биопринтер (построенный по заказу учёных компанией nScrypt), заправляемый живыми "чернилами". Он по командам компьютера и выстраивает нужную "конструкцию" слой за слоем.
Преимущество нового метода в том, что такая основа вообще не требуется — форму сосуда, кусочка печени или сердечной мышцы задаёт сам принтер. А ведь любой "каркас" для клеток, попавший в организм в составе имплантата, это потенциальный инициатор воспаления, отмечает Габор.
"Мы никогда не сможем полностью напечатать печень, со всеми её деталями, — говорит Габор, — но этого и не требуется. Если вы сможете инициировать процесс, природа доделает всё за вас".
Иными словами, метод Форгача предполагает не печать совершенно готовых органов, ничем не отличающихся от тех, что работают в теле человека, а создание живых заготовок, к органам очень близких. Заготовок, доводку которых до ума возьмут на себя законы биологии развития.
Авторы опытов говорят, что происходящее в отпечатанном куске ткани идентично процессам, идущим в эмбрионе на ранних стадиях развития органов. Специализированные клетки, следуя внутренним "инструкциям", объединяются именно в ту систему, которую от них ждут.
Как пишет Nature, при печати клетками эндотелия в смеси с клетками сердца группа Форгача получила кусочек работоспособной мышцы, в которой все клетки объединились в единую систему через 70 часов после печати и начали синхронно сокращаться через 90 часов. При этом клетки эндотелия собирались в некие трубочки, напоминающие капилляры. Сейчас исследователи работают над способом наращивания мышц на таких трубках, чтобы сделать их (напечатанные сосуды) достаточно прочными для сшивания с настоящими сосудами в ходе операции.
При этом группа работает над особо трудными для изготовления сосудами, диаметром меньше 6 миллиметров. Дело в том, что для сосудов более крупных давно существуют удачные синтетические заменители, применяемые в качестве трансплантатов. А вот создать из голой синтетики хорошие мелкие сосуды, и тем более – капилляры, пока не удаётся. Потому их выращивание и было бы настоящим выходом. Ну а дальше можно будет понемногу подобраться и к печати более сложных органов на заказ. Например, говорят разработчики данной технологии, одними из первых таких "запчастей" они начнут печатать человеческие почки. Интересно, что внешне органы эти, вероятно, и не будут выглядеть как почки, сообщают экспериментаторы, но работать в организме должны ничуть не хуже. И пусть очередь органов, устроенных куда сложнее и работающих не столь просто, наступит позже, первые предвестники этих рукотворных, но при этом живых трансплантатов уже созданы. Так что работоспособность метода, хотя бы в его основе, можно считать доказанной.