Железный Дровосек идёт за сердцем в Изумрудный город, без рук страдает Эдвард руки-ножницы, да и Тёмному лорду, будем откровенны, не помешал бы нормальный нос. Что говорить о реальном мире: каждые десять минут появляется больной, которому необходим донорский орган. Учёные уверены: необходимые части тела скоро можно будет… напечатать на принтере. Это не сказки, а будущее 3D-биопринтинга!

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №5. Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

3D-принтер отличается от обычного принтера тем, что позволяет воссоздать любой объёмный объект. Хочешь — бутерброд тебе сделает, а хочешь — деталь самолёта, дом или даже другой 3D-принтер. Не важно, самолёт мы печатаем или бутерброд, суть любой 3D-печати такова: принтер слой за слоем наносит на рабочую поверхность «чернила», создавая желаемый объект. Чтобы «чернила» не проседали, полости в сложном объекте поддерживаются специальными опорами, которые после завершения печати убираются. Чернила могут быть, например, шоколадом, если мы хотим получить пирожное, или металлом, если мы «строим» самолёт. Тогда чем нам нужно заполнить картридж, если мы хотим напечатать орган или ткань? Конечно же, клетками.

Итак, 3D-биопринтер сам по себе печатать не может. Для печати ему, как обычному принтеру, необходимы чернила, а ещё — бумага и текст. Чернила, как мы выяснили, это клетки, способные сформировать орган или ткань. Бумага тоже не самая обычная. В роли бумаги выступает специальный гель, который питает и поддерживает клетки во время печати. Печать производится в соответствии с «текстом», виртуальной моделью, которую получают с помощью сканирования организма пациента. С её помощью 3D-биопринтер понимает, в какую точку пространства ему следует поместить нужный тип клеток. Вот только откуда учёные эти клетки берут?

Все наши клетки происходят от единственной клетки, возникшей в результате оплодотворения. Клетка делилась, образуя множество тканей, из которых состоит наш организм. Ещё совсем недавно учёные считали, что судьба клетки похожа на судьбу человека. В «детстве» перед ней открыты все дороги, она может стать какой угодно тканью, а у взрослых клеток пути обратно нет. Действительно, разве могут клетки кожи стать сердечной мышцей? Оказывается, могут. Взрослые клетки можно вернуть в состояние «детства» и превратить в другой тип клеток. За это открытие японский ученый Синья Яманака в 2012 году получил Нобелевскую премию.

Кожу и другие плоские объекты напечатать проще всего. К сожалению, напечатанная кожа для пересадки людям пока не годится, но благодаря ей значительно уменьшилось количество опытов над животными: «кожа» используется косметическими компаниями для экспертизы продукции. Достаточно проста для печати и хрящевая ткань. Учёным удалось распечатать нос и уши из живых хрящевых клеток.

Сложны для печати органы с обширной кровеносной сетью, например, сердце, печень и почки. Ни один из этих органов напечатать целиком пока не удалось. Учёные надеются, что это получится в ближайшее десятилетие, ведь именно в этих донорских органах огромная потребность по всему миру.

Мы должны быть уверены на 100%, что не подвергаем опасности человека, пересаживая ему «распечатку». 3D-биопринтинг — очень молодое направление. Все существующие разработки находятся на стадии клинических испытаний, поэтому ни один напечатанный клетками орган человеку пока не пересадили.

Пусть до напечатанной почки нам ещё далеко, технология 3D-печати уже сегодня широко используется в медицине для изготовления костных имплантатов. Для печати новой кости требуется меньше 30 минут, что значительно быстрее литья традиционных протезов. Правда, в качестве «чернил» берутся не клетки, а другие особые материалы, которые способны растворяться в организме, замещаясь натуральной тканью. Кроме того, с помощью 3D-печати обеспечивается идеальная подгонка новой кости для организма пациента, что снижает дискомфорт после пересадки.

Одна из перспектив применения 3D-биопечати — создание органов, пригодных для пересадки.

Будущие хирурги, перед тем как сделать операцию реальному пациенту, смогут тренироваться на живом работающем органе. Кроме того, на «распечатках» можно будет испытывать действие лекарственных препаратов. Если на упаковке с лекарством вы видите описание побочного действия — значит, до вас его кто-то испытал на себе. Биопринтинг позволит забыть о тестировании лекарств на животных и людях.

Киборги не за горами. 3D-биопечать расширит естественные возможности человека. Исследователи из Принстонского университета с помощью 3D-печати создали уникальное ухо, сочетающее живую ткань и электронику. Электронная часть из наночастиц серебра образует слуховой аппарат, который улавливает звуки, недоступные человеческому уху.

Пока сложно поверить, что ткань и орган можно распечатать на принтере, как реферат или домашнее задание. Тем не менее, во всем мире более 80 лабораторий занимаются биопечатью, разработаны и технология, и необходимое оборудование. Да, печать почек — пока фантастика, но распечатанные уши, кости, кожа — это все реалии нашего дня. Будущее наступило уже сегодня. Добро пожаловать!