Биопринтеры: что мешает напечатать человека полностью

Как изменится наша жизнь, если в каждой клинике появится биопринтер, который сможет печатать органы и ткани.

Средняя продолжительность жизни человека в мире — 60 лет. Можно было бы и подольше, но есть несколько препятствий. Одно из главных — человеческие органы изнашиваются.

Эту проблему можно решить, если заменить неработающие органы на новые. Поэтому ученые возлагают большие надежды на 3D-печать человеческих органов и тканей: это как обычная 3D-печать, только вместо пластмассовых «чернил» из принтера появляются живые клетки. Они слой за слоем выстраиваются в нужный орган, пишет technologies.rbc.ru.

Печать органов

Первый принтер, который умеет печатать человеческие клетки, появился в 2001 году: его создал ученый Томас Боланд на базе самого обычного принтера, который печатал чернилами по бумаге. Тот первый принтер умел строить цепочки ДНК.

Спустя два года Боланд запатентовал устройство, которое могло строить клеточные каркасы, — это был первый в мире биопринтер. Потом на основе технологии Боланда ученые печатали практически все органы и части тела, от ушных раковин до печени, желудка и яичников. Практически все «запчасти» уже пробовали пересадить животным, но до людей дело доходит редко.

Печать тканей и сосудов

В британском университете Суонси разработали принтеры «Альфа» и «Омега». «Альфа» печатает участки костей, и они уже используются в больницах. «Омега» печатает мягкие ткани: связки, мышцы, жир и кожу. Пока что они не пересаживались людям.

В Америке научились делать кровеносные сосуды: в качестве «чернил» выступают стволовые клетки. А в Институте регенеративной медицины в Уэйк-Форесте (тоже США) уже умеют печатать кожу прямо на теле. Например, в принтер, который занимает целую комнату, помещают свинью с порезом — и заращивают ранку новыми клетками.

Хирургическая практика

Технология биопринтинга может быть использована не только для печати органа, но и для печати опухоли в нем. Это нужно, чтобы студенты медицинских вузов практиковались на реальных человеческих тканях. И чтобы практикующие хирурги могли «отрепетировать» сложную операцию.

Проверка новых лекарств

Прежде чем новое лекарство попадет на рынок, его нужно много раз проверить. Сначала в лаборатории, потом на животных, потом на людях. Даже на последних этапах исследований это остается опасным процессом, потому что люди всё-таки сильно отличаются от мышей.

Недавно фармацевты начали использовать напечатанные клетки, чтобы тестировать лекарства: создают нужный участок тела и смотрят, как он реагирует на препарат. Первые опыты проводились на искусственной печени. По статистике, токсическое поражение этого органа — самая частая причина, из-за которой лекарство не доходит до массового рынка.

Сверхспособности

В университетах по всему миру ученые работают над комбинациями биоматериала и электроники. В 2013 году в Принстоне создали протез уха, в которое встроена усиливающая антенна: если ухо пришить человеку, он сможет слышать гораздо лучше. Еще бионическое ухо умеет воспринимать радиоволны — с ним можно слушать радио без гаджетов.

Пока что «сверхорганы» проходят этап исследований и проверок: их создают и изучают, пришивают животным, но не людям. По словам Юсефа Хесуани, одного из ведущих исследователей биопечати в России, первая операция по пересадке «сверхоргана» человеку пройдет не раньше 2020 года.

Что еще предстоит сделать

У биопринтеров много применений, но мы почти ничего не сказали об опыте пересадки органов, кожи, сосудов в настоящих живых людей. Просто потому, что таких примеров мало. Этому есть несколько объяснений, и описаны они в докладе британской исследовательской компании IDTechEx.

Во-первых, пока неясно, как «запускать» неродные органы. Можно сделать желудок, пришить его на нужное место, но как заставить этот желудок работать? Есть разные способы, например электрические и химические импульсы, но они не дают гарантий.

Кроме того, клетки — подвижный мягкий материал, который легко деформируется. Чем больше площадь печати, тем больше конструкции нужны «леса» — каркас, который будет ее поддерживать. Кто-то предлагает печатать ткани сразу в теле человека, кто-то — использовать «носителя» (например, выращивать человеческие органы в животных). Многие предложения за гранью или фантастики, или этики, и универсального рецепта не найдено. Печать может занимать много времени. Например, на мочевой пузырь уходит около месяца. Всё это время конструкцию нужно аккуратно поддерживать в специальной среде, и получается просто дорого.

И, наконец, постоянно ведутся споры об этической стороне биопечати. Ее мало кто может себе позволить, и это увеличивает разрыв между бедными и богатыми. Печать всё еще опасна и недостаточно протестирована. Она идет против природы, ведь получается, что мы сами можем сделать себя лучше. Споры вокруг этих вопросов не утихают.

Тем не менее один из директоров Google Рэймонд Курцвейл предположил, что к 2031 году в каждой клинике будет стоять биопринтер, который сумеет печатать и органы, и ткани. Звучит хорошо, но нам предстоит пройти еще долгий путь клинических испытаний (удачных и неудачных), прежде чем мы сможем массово пересаживать полноценные напечатанные органы.