Миллионы уходят на разработку лекарств, большинство из которых никогда не выйдет на рынок из-за неприемлемых побочных эффектов, которые нередко обнаруживаются лишь на этапе клинических тестов. Параллельно этому постоянно растет число людей, ожидающих пересадки органов и тканей — за последние 10 лет эта печальная очередь увеличилась почти вдвое. Однако новое исследование может предложить новое решение обеих проблем сразу: достаточно использовать принтер.

В ходе печати тканей и органов микросферы с живыми клетками наносятся на подложку слой за слоем; сама же гелевая подложка легко удаляется
«Биопринтер» производства компании nScript занимает целый шкаф

Четыре последних года группа профессора Габора Форгакса (Gabor Forgacs) работала над усовершенствованием процесса распечатывания тканевых структур сложной формы — в идеале, он должен позволять «напечатать» отдельные человеческие органы. В своем последнем исследовании ученые обнаружили, что распечатывание таких структур не влияет на жизне- и работоспособность отдельных клеток. Более того, процесс во многом напоминает естественное образование органов и тканей.

Вместо чернил ученые использовали особые сферические частицы, включающие от 10 до 40 тыс. живых клеток. Частицы эти с помощью трехмерной печати наносили на подходящую биоразлагаемую подложку. Нанесенные на нее сферы сливались в единую структуру, подобно тому, как мелкие капли воды сливаются в более крупные. «Если достаточно подождать, — комментирует профессор Форгакс, — отдельные сферы сольются в одну большую сферу». Чтобы предотвратить это, достаточно удалить подложку, остановив рост в нужный момент.

До недавнего времени два момента существенно ограничивали возможности распечатывания достаточно протяженных тканевых структур из большого числа клеток. Во‑первых, для этого требовалось доставлять строго определенные клетки в строго определенные локации. Во‑вторых, их еще следовало объединить в единое целое и заставить работать. Однако, профессор Форгакс утверждает, что об обеих сложностях можно попросту забыть.

По мере того как структура ткани начинает формироваться, клетки сами проходят естественный процесс сортировки — в точности такой, какой происходит в естественных условиях. К примеру, артерия содержит три разных типа клеток — клетки эндотелия, клетки гладких мышц и фибробласты — и каждый из них должен располагаться в определенных частях сосуда. По мере того, как при печати тысячи клеток постепенно наносятся на подложку, они сами мигрируют в нужное место, чтобы сформировать подходящую структуру.

Для изучения второй сложности ученые выделяли клетки из сердца цыпленка и использовали их в качестве «био-чернил». Проблема состоит в том, что все клетки, работающие в сердечной ткани, должны быть строго синхронизированы друг с другом, чтобы сердце совершало сокращения. После того, как такая ткань была распечатана, клетки не бились в унисон, но когда отдельные микросферы слились, структура сама «нашла нужный ритм» и запустилась! Габор Форгакс добавляет: «Исследование показывает, что можно использовать разные виды клеток в смеси, и что нет нужды строго располагать клетки и контролировать весь процесс. Природа сама берет на себя важную часть работы».

Работа группы Форгакса поддерживается 5-миллионным грантом американского Национального фонда науки, она уже привлекла внимание бизнесменов — в том числе и фармацевтических компаний, которые планируют использовать такие напечатанные органы и ткани в тестировании новых препаратов. Впрочем, вопросами «распечатки» органов и тканей занимаются и другие исследовательские группы. О работе одной из них мы уже писали: «Челюсть в печать». Трехмерная печать может найти и другие применения — например, в… строительстве («Распечатаем — будем жить»).

По сообщению PhysOrg.Com