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).
Во многих отношениях открылась новая глава, но это только начало. Перед тем, как начать трансплантировать людям распечатанные органы, сделанные из их собственных клеток, предстоит преодолеть много препятствий. Но исследование также показывает, каким неожиданным образом может произойти научный прорыв. Профессор Таль Двир, руководивший исследованием, говорит, что впереди еще долгий путь, но достижение открывает новые горизонты. Это начало пути, на котором исследователям понятно, что должно произойти дальше для того, чтобы люди получили работающие 3D-органы.
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.
