Напечатать щитовидную железу

На прошедшей в Москве Международной конференции по биопринтингу и биофабрикации резидент биомедицинского кластера инновационного центра «Сколково» — компания «3Д Биопринтинг Солюшенс» — представила первый в России биопринтер, предназначенный для печати органов человека. Во всем мире работает только три подобных принтера (наш стал четвертым), и лишь порядка 20 компаний занимаются их производством и продажей (резиденты «Сколково» стали первыми на просторах РФ).

Это была вторая конференция по биопринтингу, организованная фондом «Сколково». «На первой мы рассматривали различные способы замещения утраченных органов и функции, — отметила Гелена Лифшиц, старший проектный менеджер биомедицинского кластера «Сколково». — В этом году мы решили сконцентрироваться на одной из наиболее перспективных технологий — трехмерной печати живых тканей и органов с использованием живых клеток».

На конференцию прибыли специалисты в различных сферах биопринтинга, чтобы обсудить как инженерные аспекты в работе новой отрасли (устройство самого принтера и управление им), так и биологические — разработки биочернил, состоящих из живых клеток, и биобумаги для печати органов.

Первые и единственные

Но главной темой конференции конечно же стал биопринтер, разработанный в лаборатории биотехнологических исследований «3Д Биопринтинг Солюшенс». Научный руководитель компании Владимир Миронов заявил, что уже весной 2015 года его команда намерена напечатать настоящую щитовидную железу! «Каждый из ученых идет в развитии технологии биопечати своим путем, — отметил Владимир Миронов. — Однако внутри направления вырисовывается строгий общий фундамент. Во-первых, все занимаются разработкой автоматизации процесса за счет использования робототехники. А во-вторых, ведущие научные группы пришли к печати сфероидами».

Кстати, именно сфероид — каплеобразный конгломерат живых клеток, представляющий собой некую «единицу печати» для биопринтера, — является инновационной разработкой профессора Миронова. «Наша компания — первая и единственная в России представляет коммерческий биопринтер, — рассказал Юсеф Хесуани, исполнительный директор «3Д Биопринтинг Солюшенс». — Отличие нашего принтера от существующих моделей — в его многофункцио­нальности. Сегодня 95% биопринтеров, работающих в мире, печатают просто гелем с клетками, а принтер, который создан в нашей лаборатории, позволяет печатать тканевыми сфероидами, а не отдельными клетками». Это позволяет очень точно расположить клетки и в итоге создать трехмерную тканевую конструкцию, максимально похожую на природную.

Сегодня компания ведет работу по печати тканевых конструктов для щитовидной железы. Она выбрана в качестве первого органа, который должен быть напечатан на биопринтере, не случайно: щитовидка наиболее проста по своей структуре. «Надеюсь, наши резиденты станут первыми, кто напечатает на принтере полноценный живой орган, — подчеркнула Гелена Лифшиц. — Сегодня основной вопрос не в том, что этот орган должен иметь правильную форму и состоять из нужного числа клеток. Он должен быть живым! Все его клетки должны функционировать аналогично тому, как это происходит в природе. Сейчас напечатанные конструкты живут не дольше 45 минут, а нам надо добиться, чтобы наша щитовидка жила столько, сколько будет жить сам организм».

Если говорить вообще о сложности печати, то все органы можно разделить на четыре группы. Первая — плоские, такие как кожа или хрящ. «В Америке уже работает биопринтер по печати кожи, и получены замечательные результаты по замещению дефектных участков кожи на свиньях», — отметил Юсеф Хесуани. Вторая группа — это тубулярные (трубчатые) органы — сосуды, например. «В Японии есть биопринтер, который предназначен для печати этих органов, и первые результаты замены сосудов получены на животных, — рассказал эксперт. — То есть первые две группы уже получили свое развитие в области биопечати». Третья группа — это полые органы, такие как матка, мочевой пузырь. Ведутся исследования и в этих областях, но пока рано говорить о серьезных успехах.

И четвертая группа — это так называемые сОлидные органы — очень сложные: почка, печень, сердце, состоящие из многих типов клеток, которые требуют и нервов, и сосудов внутри себя... «Конечно, наша мечта и главная цель — это создание таких органов, — утверждает Юсеф Хесуани. — Но когда это случится, я сказать не могу. Даже та щитовидка, которую мы планируем напечатать, будет сделана из мышиных клеток, и опыты по ее трансплантации будут проходить на мышах. В мире еще нет ни одного человека с напечатанными органами, но, думаю, отличный результат опытов на свиньях с пересадкой кожи позволяет сказать, что очень скоро появятся и люди с пересаженной кожей, сделанной на биопринтере».

На пороге прорыва

Биопринтинг сегодня во всем мире считается самой перспективной инновационной отраслью для развития и инвестиций. По данным экспертов, к 2016 году благодаря биопринтингу произойдет и революционный переворот в регенеративной медицине — биопечать позволит начать компенсацию возрастающей потребности в хрящевой ткани.

К 2018 году, как прогнозируют аналитики, благодаря биопринтингу изменения коснутся и рынка кожи. И, наконец, к 2025–2030 году на рынке появятся сложные органы. «Технология трехмерной биопечати принесет настоящий прорыв в трансплантологию и регенеративную медицину, — уверен Юсеф Хесуани. — Не секрет, что сегодня лишь на несколько десятков процентов удовлетворяется потребность населения в пересадке органов, счет таких операций в разных странах идет на тысячи, но десятки тысяч людей умирают, так и не дождавшись пересадки органов. В Китае в листе ожидания стоит порядка полутора миллионов человек!»

Биопринтинг и биофабрикация — очень востребованная сфера и в России. Только один институт — Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов им. академика В.И. Шумакова — в 2013 году провел около полутысячи пересадок: 100 пересадок сердца, 120 — почек, 140 — печени. «Россия является страной, где востребованность таких технологий очень высока. Заверяю, что Минобрнауки будет делать акцент на их развитии», — пообещала Людмила Огородова, замминистра образования и науки РФ, выступая на международной конференции по биопринтингу. Она поблагодарила российского ученого Владимира Миронова, который сделал первый в России биопринтер и планирует получить права на интеллектуальную собственность. «Очень важно, что интеллектуальная собственность в такой прорывной области закрепляется за Россией», — подчеркнула заместитель министра.

Однако, если государство в лице чиновника из министерства заявляет о всяческой поддержке инновационной отрасли, то почему так долго длятся исследования? Чего не хватает: средств, технологий, мозгов? «Всего вышеперечисленного плюс законодательной базы», — отвечает Юсеф Хесуани. Оказывается, несмотря на объявленную господдержку, регуляторные барьеры мешают биопринтингу развиваться более быстрыми темпами. «Большой плюс, что мы можем проводить исследования хотя бы на животных, — отмечает Юсеф Хесуани. — Но чтобы перейти с животных на человека, необходимо отредактировать старое законодательство и выпустить множество новых законодательных и подзаконных актов. Ученые должны быть уверены, что их работа кому-то нужна — тогда она пойдет быстрее».

В ожидании закона

По словам Гелены Лифшиц, разработкой специального закона о биомедицинских клеточных продуктах, к которым относятся и продукты биопечати, чиновники и эксперты занимаются не один год. К сожалению, до сих пор так и не понятно, когда же этот закон будет принят. «Пока мы находимся в ожидании, разработчики занимаются отработкой технологии, которая касается режима работы самого принтера, — отметила она. — Упрощенно, надо откалибровать принтер, чтобы сфероиды прилегали один к одному как надо, не повреждались, потому что если этого не будет, то и нужную ткань мы не получим... Все в принтере должно происходить в нужном месте и в нужное время. Внутри самой технологии заложена масса нюансов, которые надо проработать. Но все же, когда все предварительные этапы будут пройдены, закон нам понадобится как воздух. Без него мы не сможем внедрить разработку и помочь людям».

Да, сегодня биопринтинг — это долгоиграющий проект с большим количеством технологических и научных неопределенностей. Он, безусловно, имеет большое будущее, но пока в этом будущем слишком много вопросов без ответов, а главное — не определена регуляторная база со стороны государства. Именно поэтому компания «3Д Биопринтинг Солюшенс» пока не только в «Сколково», но и во всей России единственная, которая занимается развитием этой отрасли. «Под такие проекты очень тяжело найти инвесторов — мало кто захочет вкладываться в неопределенное, хоть и перспективное будущее», — считает Гелена Лифшиц.

Надо отметить, что в отличие от технологии клонирования биопринтинг нигде не запрещен. Более того: печать органов подразумевает, что будет решен и вопрос с иммунным отторжением тканей, и многие другие, в том числе этические, вопросы. Кроме того, производство биопринтеров уже сейчас можно поставить на поток и в перспективе оснастить ими все больницы страны!

«Хотя почему в перспективе? — поправляет Юсеф Хесуани. — Мы готовы это сделать уже сейчас! Просто пока далеко не каждая больница сможет себе позволить купить биопринтер, уже очень дорогая это технология, как и любой инновационный продукт. Но я уверен, что чем больше будет спрос, тем больше будет более выгодных предложений. Этот процесс можно сравнить с производством и принтеров 3D печати, которые еще пару лет назад стоили десятки тысяч долларов, а сейчас на рынке масса экземпляров и по 40–50 тыс. рублей. Так и наши технологии при наличии спроса будут только дешеветь!»