Създателите на първия руски биопринтер разказват за възможностите му и за амбициозните си планове. До март 2017 г. те планират да отпечатат щитовидна жлеза (не човешка), а през 2018 г. – бъбреци (човешки), докато по-голямата част от специалистите по света смятат, че човешки бъбрек за трансплантация ще може да се отпечата не по-рано от 2030 г. Биопринтерът е устройство, предназначено за отпечатване на живи клетки.

Донорските органи за трансплантация не достигат за всички нуждаещи се хора. Учените се опитват да разрешат този проблем по различни начини. Специалистите по регенеративна медицина са се научили да отглеждат органи от стволови клетки и вече спасяват човешки животи. Проф. Владимир Миронов е открил друг начин, благодарение на който няма “да зависим нито от прасетата, нито от донорите”. Той е убеден, че

бъдещето е в биопечатането.

Засега апаратът работи в тестови режим, отстраняват се грешки в технологията. Но много скоро, през март 2017 г., предстои отпечатване на щитовидна жлеза, макар и с големината на мишка. А през 2018 г. учените планират да отпечатат човешки бъбрек, подходящ за трансплантация. В действителност малцина са тези, които вярват в успеха на такава амбициозна задача. Повечето специалисти в света смятат, че човешки бъбрек може да се отпечата едва през 2030 г.

– Проф. Миронов, какво представлява биопринтера?

– Това е роботизирано устройство, което позволява биоматериалът да се разпределя точно, включително и живите клетки, в триизмерно пространство, в различни слоеве, в съответствие с цифровия модел. Или казано по-просто, това е шприц, който се движи в три направления.

Руският принтер има пет такива “шприцове”-дюзи. Двете са предназначени за разпръскване и притискане на полимерния хидрогел, а останалите три – за влагане в този гел на клетъчни конгломерати, които се наричат тъканни сфероиди.

– Как ще се разпечатват органи от живи клетки без твърда рамка, на какъв принтер и с какво “мастило”?

– Сфероидите са “биомастилата”, чрез които принтерът разпечатва. А хидрогелът е “биохартията”.
Биомастилото се разпределя равномерно върху биохартията: първо разпръскваме хидрогела, а след това “напъхваме” в него микросферите. Разделянето им един от друг – това е ноу-хау на руските специалисти, което ни позволява да постигнем по-плътно “опаковане” на клетките. Печатането се извършва по предварително изготвен цифров модел, а програмата задава движението на дюзите със стъпка от 1 микрометър. Сигналите се предават от компютъра към принтера чрез блока за управление.

Ние използваме тъканните микросфери като строителни блокове. Ако микросферите се разположат така, че да се допират една до друга, те могат да се слеят, но това не е клетъчно сливане, а тъканно – т.е., образува се тъкан. Сфероидите могат да се състоят от най-различни клетки, но нали и органите са съставени от различни типове клетки и тъкани.

– Кое е най-трудното при създаването на органите?

– Най-трудното нещо, когато създавате какъвто и да е орган – това е да го снабдите с кръвоносни съдове, т.е. да е кръвоснабден.

Разработили сме отделни подходи

за създаване на голям кръвоносен съд, за малки кръвоносни съдове и много фини по размер капиляри. За всички тях има различни видове микросфери. Освен това биопринтерът може да работи с различни полимери в качеството им на хидрогел. Например с фоточувствителни полимери, които се втвърдяват под въздействието на светлина. За тази цел е предвиден източник на ултравиолетово лъчение. Той е разположен така, че да се избегне облъчването на самите клетки. Това е още едно наше ноу-хау.

– Има ли и други такива биопринтери?

– Сега в света има 10-14 комерсиални биопринтера. Но нашият е най-добрият в света. Той мултифункционален.

Може да направи всичко, което е публикувано в научните статии, а дори и това, което все още не е публикувано.

Техническите и инженерни решения и дизайнът на устройството са руски, някои от компонентите на “машинката” са направени с участието на експерти от университета във Виена. Зад командния пулт на компютъра седи инженер Александър Меляшкин и усъвършенства технологията. От принтера излизат слоеве напечатани кубчета.

Ние тук не играем просто на “лего” и сега ще направя сензационно изявление: До 15 март 2017 г. ще отпечатаме щитовидна жлеза. Функционална и кръвоснабдена. Наистина, няма да е човешка и няма да е за трансплантация.

– Защо точно щитовидната жлеза?

– Оказва се, че това е първият трансплантиран орган на човек. И най-важното е, че тя е най-просто устроена, основните й структурни елементи са: артерия, вена и фоликул – топка, оплетена в мрежа от капиляри. Ако успеем да направим такива три хиляди единици и

свържем артерията с вената, ще направим щитовидната жлеза.

Планираме да тестваме функционалността на отпечатаната щитовидна жлеза с няколко метода: в биореактор, в пилешко яйце с ембрион на пиленце и в живи мишки.

– Защо точно на 15 март следващата година?

– Ние изпълняваме решенията на правителствената комисия, в които шеста алинея гласи: “До 15 март да се разработят предложения за използването на технология за триизмерен печат в сферата на здравеопазването.“ И ние разработваме тази технология.

Следващата ни цел – отпечатването на човешки бъбрек. Той е най-търсеният орган за трансплантация, това е органът, който най-много липсва. Всеки ден умират по 20 души, но нови органи няма. Според повечето специалисти подходящ за трансплантиране човешки бъбрек ще може да бъде отпечатан не по-рано от 2030 г. Днес обаче ние си поставяме много по-амбициозни планове – бъбреци могат да се направят още през 2018 г.

– Защо смятате, че това ще стане възможно толкова бързо?

– Преди не знаехме колко бързо ще можем да вървим напред. Сега се появиха индуцирани плурипотентни стволови клетки – източник на клетки от всякакъв вид за нашите цели. Скоростта на развитие на новите технологии се увеличава. Ако за шест месеца успяхме да направим принтер, за шест месеца усвоихме мащабното производство на микросфери, а през 2017 г. ще направим щитовидна жлеза, може да се окаже, че ще успеем много по-рано да направим и бъбреци.

Въпреки това за отпечатването на човешки органи този принтер няма да е подходящ, ще се наложи да модифицираме лабораторния апарат и да го сертифицираме.

Не остава много време да изчакваме, за да разберем дали Русия ще порази света с първия отпечатан бъбрек.

Сергей Новоселов – ръководител на лабораторията: Използваме роботи в технологията

“За създаването на микросферите могат да се използват два начина. Ръчно може да се получат хиляди. Но, за да се увеличи количеството им, да се изключи човешкият фактор и да се постигне стандартизация, нашите учени ще се опитат да роботизират получаването им с използването на технологията микрофлуидика.”

Милена ВАСИЛЕВА, в. „ДОКТОР“