Попрощайтесь со списками доноров и нехваткой органов. Биотехнологическая фирма создала принтер, печатающий кровеносные сосуды, используя клетки пациента. В будущем это устройство имеет все шансы на создание целых органов.

«Сейчас мы хорошо справляемся с печатанием кровеносных сосудов», — говорит Бен Шэферд, старший научный исследователь в регенеративно-медицинской компании Organovo. «На этой неделе мы напечатали 10 штук. Мы продолжаем изучать, как можно улучшить состояние кровеносных сосудов, сделать из более крепкими.»

Большая часть органов в человеческом теле пронизана венами, так что способность печатать кровеносные сосуды является одним из важнейших структурных элементов для создания целых органов. Напечатанные вены скоро начнут проверять на животных, и, в конечном счёте, будут проведены клинические испытания на человеке. Если всё пройдёт хорошо, через несколько лет вы будете в состоянии заменить испорченные вены (например, в результате инъекций или химиотерапии) напечатанными по заказу венами из собственных клеток.



Печать целых органов упирается в проблемы не только технологического плана. Первая машина, печатающая органы, будет стоить сотни миллионов долларов — это с разработкой, тестированием, производством. И это не говоря о сложностях, с которыми придётся столкнуться любой компании при получении разрешения Управления по контролю за продуктами и лекарствами.

«Если Organovo сможет получить достаточно денег, у компании окажется возможность, чтобы преуспеть в качестве первой биопечатающей компании, но это покажет время», — говорит доктор Владимир Миронов, директор по развитию биопроизводства материи в Университете медицины в Южной Каролине.

Organovo показала Wired.com весь процесс печати кровеносных сосудов на изготовленном биопринтере.

Биореактор

Шэферд разместил биореактор внутри инкубатора, где кровеносные сосуды будут подавать насосом вместе со средой для выращивания несколько дней. В биореакторе используется специальная смесь химических веществ, идентичная той, с которой сталкиваются клетки, произрастая в организме — это помогает клеткам превратиться в крепкую сосудистую ткань.


Фотографии: Дэйв Баллок/Wired.com

Стволовые клетки

Старший научный исследователь Бен Шэферд достаёт стволовые клетки из ванны с жидким азотом. До того, как клетки попадут в принтер, их культивируют до гораздо большего числа. В конечном счёте, эти клетки могут быть взяты из различных мест в организме пациента — жира, костного мозга, клеток кожи — и превращены в новые вены.



После того, как клетки разморозили, их культивируют в среде для выращивания (фото сверху). Это позволяет клеткам размножаться и расти так, чтобы их можно было использовать для построения вен. В этой среде также используются специальные химические продукты, которые «указывают» стволовым клеткам вырастать в необходимые типы клеток — в этом случае — в клетки кровеносных сосудов. Как только получается необходимое число клеток, они отделяются от среды для выращивания в центрифуге (фото снизу) и сжимаются в шарики.

Гидрогелевая подложка

Первый шаг во всём процессе печати — это покрытие материала под названием «гидрогель», который используется как временная подложка для поддержки ткани вены.

Разработанный принтер использует две насосные насадки, которые выбрызгивают или структуру подложки, или клетки в чашке Петри (прим. переводчика — лабораторная посуда в форме невысокого плоского цилиндра). Насосные насадки установлены на точном роботизированном сборочном устройстве для микроскопической аккуратности. На фотографии сверху насос справа погружается в контейнер с гидрогелем.



Камера, названная биореактором, служит для стимулирования вены — она подготавливается непосредственно перед печатью вены. Этот биореактор — довольно стандартная часть оборудования в биотехнологии. Он производится из алюминиевых блоков, которые окружены пластиковым контейнером с разнообразными отверстиями. Эти отверстия используются для нагнетания химических продуктов, которые будут питать растущую вену.



Перед печатью вен трубки культивированных клеток вручную загружаются в печатающую головку — это своеобразный картридж для принтера с биомассой.

Гидрогелевая заливочная форма для кровеносных сосудов

Полоски гидрогеля выкладывают параллельно в лоток на чашке Петри. Затем цилиндры из клеточных шариков впечатывают в этот лоток. Ещё один цилиндр гидрогеля печатают посреди клеток, он необходим для создания отверстия внутри вены, по которому будет идти кровь (иллюстрация снизу).


Иллюстрация любезно предоставлена компанией Organovo

Выращивание вен

Напечатанные вены выращивают в течение нескольких недель в другой среде для выращивания. Вскоре клетки освободят от гидрогеля, и в результате останутся полые трубки сосудистых клеток.

Очень хорошие вены

Напечатанные клетки в трубкообразной форме помещаются в биореактор. Биореактор (фото сверху) закачивает специальный коктейль протеинов, буферных растворов и других различных химических продуктов (фото снизу) сквозь напечатанную вену. Это идеальные условия для содержания клеток, делают вены крепкими и вообще очень хорошими.

Готовый продукт

После пребывания в биореакторе, шарики клеток растут вместе, формируя вены, которые могут быть пересажены пациенту. Так как вены были выращены из собственных клеток пациентов, такие вены имеют больше шансов быть приняты организмом.