В Польше к 2022 г. планируют освоить 3D-биопечать поджелудочной железы

09 Квітня 2019 4:55 Поділитися

Ни много ни мало: изготовить при помощи 3D-принтера функционирующую поджелудочную железу и приступить к исследованиям на животных. Такую амбициозную задачу на текущий год поставил перед собой польский Фонд исследований и развития науки (Fundacja Badan Rozwoju Nauk —  FBRN). Функционирующий орган для трансплантации человеку рассчитывают получить к 2022 г.

Внимание широкой общественности фонд привлек благодаря проведению необычного благотворительного аукциона, на который были выставлены увеличенные микрофотографии островковых клеток поджелудочной железы, полученные в лабораториях FBRN. Интерес к благотворительному аукциону превзошел ожидания организаторов: за фотографии удалось выручить 55 224 злотых (14 514 дол. США), сообщило издание «Rynek zdrowia». Их потратят на приобретение нового оборудования для медицинской 3D-печати. Поставщиком технических решений для польских ученых является американская «Сellink», обеспечивающая своей продукцией более 600 лабораторий из 50 стран. Крупнейшее достижение этой компании — разработка первых универсальных биочернил (состоят из нановолокон целлюлозы и альгината), пригодных для создания любого типа клеток при помощи 3D-биопечати.

К примеру, метод биопечати позволяет создавать клетки для последующего исследования лекарственных средств в процессе их разработки, а также налаживать производство тканей человека. Так, одним из удивительных достижений, упомянутых основателями компании «Сellink» в беседе с польскими коллегами, стала человеческая роговица, созданная благодаря технологической платформе компании. Группа профессора Че Коннона (Che Connon) из Университета Ньюкасла, Великобритания, уже перешла к клиническим исследованиям. Также на сайте «Сellink» упомянуто создание различными университетскими исследовательскими группами мобильной системы для биопечати человеческой кожи, а также хрящевой, костной ткани и т.д.

Основной проблемой печати больших функциональных органов и тканей на сегодня является возможность печати сосудистых сетей, отмечают создатели компании. В декабре 2018 г. «Сellink» совместно с Prellis Bio запущена совершенно новая система печати — Holograph X Bioprinter, в ней использована технология 2-фотонного лазера для сшивания чрезвычайно маленьких областей, например, капилляров толщиной всего 10 микрон, с последующим встраиванием в макроструктуры, напечатанные с помощью других технологий.

Эти технологии уже взял на вооружение польский консорциум BIONIC под руководством FBRN, получивший финансирование от Национального центра исследований и разработок в рамках программы Strategmed. Организованный в 2015 г., он объединяет исследователей из нескольких университетов, институтов и клиник.

Михал Вшола (Michal Wszola), руководитель проекта 3D-печати бионической поджелудочной железы, в интервью, размещенном на сайте FBRN, поделился информацией о своей работе: «Идея создания бионической поджелудочной железы возникла на почве того, что в течение многих лет я занимался трансплантацией поджелудочной железы пациентам с сахарным диабетом, у которых имелись очень серьезные осложнения, такие как как почечная недостаточность. Такому пациенту трансплантируют поджелудочную железу и почку или островки поджелудочной железы вместе с почкой».

Для трансплантации сначала потребуются стволовые клетки из кровотока или жировой ткани пациентов. Их необходимо модифицировать (создать новые маркеры на их поверхности) таким образом, чтобы иммунная система пациента впоследствии не распознала их как врагов. Это важно, поскольку сахарный диабет I типа является аутоиммунным заболеванием и если клетки островков поджелудочной железы не будут аналогичны таковым у пациента, иммунная система уничтожит их. После модификации клетки нужно будет размножить в больших количествах. Только когда стволовых клеток будет достаточно, их начнут превращать в альфа- и бета-клетки, способные вырабатывать глюкагон и инсулин. При достижении оптимального количества этих клеток из них создадут островки поджелудочной железы с последующим помещением в один из картриджей 3D-принтера вместе со специальным носителем. В другом картридже будут элементы для построения сосудистой системы с минимально возможным диаметром около 1 мм. Напечатав опорные слои соединительной ткани с панкреатическими островками, оплетенными сосудами, и склеив отдельные фрагменты при помощи лазерных технологий, орган поместят в биореактор для проверки его функциональной способности. Только после этих тестов пациента пригласят на процедуру малоинвазивной имплантации органов. Ученые надеются, что недостающие крошечные капилляры капиллярного русла сами разовьются под воздействием факторов роста, добавленных в биочернила. Поэтому важная и критичная с точки зрения безопасности задача — стимулировать ангиогенез, чтобы орган «доразвился» в теле пациента. Трансплантат будут размещать, вероятнее всего, вне брюшной полости, как обычно и поступают при пересадке донорской поджелудочной железы, но при этом будут использовать сосуды меньшего диаметра, чем подвздошные артерии, как обычно. Поскольку при биопечати будут использовать аутологичные клетки, реакций отторжения не ожидают, а достижение нормогликемии предполагают уже через несколько дней после пересадки.

Как видно, 3D-печать поджелудочной железы содержит еще массу нерешенных задач. Во-первых, изменение стволовых клеток таким образом, чтобы иммунная система человека с сахарным диабетом не распознавала образовавшиеся островки поджелудочной железы. Второй момент — пролиферация стволовых клеток, когда требуется воссоздать несколько десятков миллиардов клеток с полной идентичностью. Третья проблема — это превращение стволовых клеток в инсулин и глюкагон-продуцирующие. В настоящее время эффективность трансформации в лабораториях всего мира составляет около 40%.

Прототип бионической поджелудочной железы с сосудистой системой в 3D-технологии уже напечатан, но будет ли он функционировать должным образом, еще неизвестно, отметил М. Вшола. «Последние 1,5 года мы потратили на создание биочернил, пригодных для формирования островков поджелудочной железы, для точной настройки условий такой биопечати и начала печати сосудов, так что один важный этап завершен».

До 2022 г. польские ученые надеются решить все сопутствующие проблемы и внедрить метод в клиническую медицину.

По материалам fundacjabirn.pl; cellink.com; www.3dprintingmedia.network; www.rynekzdrowia.pl

Коментарі

Коментарі до цього матеріалу відсутні. Прокоментуйте першим

Добавить свой

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*

Останні новини та статті