3d печать живых тканей

В университете Суонси (Великобритания) было предложено инновационное применение моделям ткани человеческого тела, созданным с помощью 3d печати. Команда ученых разработала методику, призванную повысить качество тестирования новых препаратов и способов лечения. Исследователи, возглавляемые доктором Даниэлем Томасом (Daniel Thomas) из Уэльского Центра печати, использовали точные технологии для создания сложной структуры живой ткани.

За последнее десятилетие затраты на проведение фармацевтических исследований возрастали ежегодно на сумму, превышающую 30 миллиардов долларов. Несмотря на столь крупные вложения, в настоящее время допускается к продаже в среднем в десять раз меньше новых препаратов. Предварительные тесты безопасности и эффективности лекарственных средств традиционно проводятся с использованием лабораторных животных и 2d моделей клеточных культур. Однако с помощью этих методик невозможно точно предсказать, какое воздействие препарат окажет на человека.

Решение этой проблемы возникло с появлением 3d биопечати, которая представляет собой управляемое, точное, многократное нанесение слоев биологически активных материалов. Благодаря этой технологии теперь возможно создание устойчивых тканей, которые могут быть использованы для нужд фармацевтических исследований.

Доктор Томас объясняет : «3d биопечать запускает естественный процесс дифференцировки клеток, благодаря чему пропадает необходимость создавать отдельно каждый фрагмент требующейся ткани. Идея в следующем: если поместить соответствующие клетки в верном порядке, то природа сама продолжит процесс. Используя этот метод, мы получим структуру ткани человеческого тела — так же клетки эмбриона, будучи одинаковыми на начальном этапе, в дальнейшем развиваются в сложные органы. Четыре миллиарда лет эволюции сделали подобный процесс возможным, и теперь мы можем использовать его для своих целей. Таким образом, не требуется печатать отдельно сосудистую сеть или нервную систему — они разовьются самостоятельно путем дифференцировки стволовых клеток».

(Обзор процесса 3d биопечати: создание опытных образцов тканей для фармацевтических исследований.)

В долгосрочной перспективе предполагается использование технологии 3d биопечати для создания более сложных тканевых структур. Станет возможно заменить поврежденную ткань человеческого тела, что сделает лечебные процедуры более эффективными и безопасными. Однако есть ряд существенных затруднений, таких как неустойчивость тканевого каркаса, разрушение клеток, их миграция, пролиферация и дифференцировка — все это нужно со временем преодолеть.

«В ходе дальнейших усовершенствований этого процесса мы сможем создавать ткани с требуемыми механическими, метаболическими и функциональными параметрами. Эта одна из перспектив использования технологии биопечати тканевых каркасов различных форм», — говорит доктор Томас.

Во время процедуры в частности происходит возведение в 3d белкового каркаса ткани — так называемого внеклеточного матрикса. Последний представляет собой биохимическое вспомогательное вещество, которое располагается между клетками. Без формирования внеклеточного матрикса создание структуры живой ткани невозможно.

(3d печать внеклеточного матрикса — метод, позволяющий создать белковый каркас ткани. Позже каркас будет помещен в инкубатор, содержащий стволовые клетки и альфа-гормон роста.)

Создание функциональных живых тканей, которые могут быть эффективно и безопасно использованы человеком, станет революцией в медицине. В будущем технология 3d биопечати может оказать огромное влияние на экономику и здравоохранение.