В трехмерных принтерах сегодня печатают конфеты, одежду и даже яичники для мышей. Совсем скоро особые биопринтеры смогут уже создавать действующие человеческие органы. И делать они это предпочтут в космосе. Оказывается, минимальная гравитация там обеспечивает идеальную среду для синтеза биологических тканей.
Технологии позволяют – нужно делать!
Если все пойдет как планируется, космические напечатанные органы здорово сократят ожидание пациентов при трансплантации. И даже решат вопросы с отторжением органов.
Поэтому в программу работ на Международной космической станции все больше включают такие эксперименты. И космонавты искренне надеются в скором времени начать собирать органы из напечатанных человеческих клеток, включая стволовые.
А ведь широкая медицина лишь недавно сделала шаг в сторону 3D-печати. И вот к ней развернулась теперь и регенеративная отрасль с протезированием.
Технология пока одна – напрыскивание повторяющихся слоев биочернил, то есть вещества из живых клеток, которое имитирует природную среду, окружающую органы.
Ученые в наземных лабораториях бьются над более простыми структурами печени и легких. Но напечатанные образцы еще очень неказисты, чтобы можно было заметно продвигаться в экспериментах.
Прости, Земля…
И вот, выяснилось, что Земля – не лучшая среда для роста органов. Из-за гравитации, которая постоянно давит на деликатные структуры по мере их роста, операторы должны окружать их «лесами». А это ослабляет хрупкие сосуды, препятствует естественному росту тканей.
Само собой – в невесомости растущие органы удерживали бы свою форму без окружающей поддержки.
На МКС был срочно направлен новейший 3D принтер Techshot, способный печатать биочернилами слои в несколько раз более тонкие, чем человеческий волос. На Земле его продукция была бы сразу расплющена притяжением.
Доставку принтера взял на себя корабль CRS-18 SpaceX (восемнадцатый грузовик Илона Маска).
Сейчас главная новаторская задача – получить более плотную искусственную ткань сердца. И такую, чтобы ее можно было доставить на Землю. Это сложно. Когда ткань достигает заданной толщины, нужно еще чтобы слои напечатанной структуры эффективно врастали друг в друга.
Самой такой технологии еще не существует – она разрабатывается прямо во время эксперимента. Затем нужно будет еще протестировать изготовленные «сердечные пластыри» под микроскопом и внутри животных! На это потребуется года четыре.
А пока в принтере рождается лишь прямоугольная форма, в которой операторы пытаются заставить клетки вырастать из предыдущего слоя, а не просто допечатываться сверху.
Все это похоже на космическую кухню. Астронавт МКС сначала замешивает «блинное тесто». Для этого он впрыскивает смесь в ячейки биопринтера Techshot.
Затем туда вставляется кассета с биореактором – системой, имитирующей нормальные функции организма, необходимые для выращивания здоровой ткани. Тут вам и снабжение питательными веществами и вымывание отходов.
А в это время, 200 милями ниже, инженеры Techshot связываются с астронавтами МКС и дистанционно управляют такими функциями, как давление насоса, внутренняя температура, освещение и скорость печати.
Космическая гонка биопринтеров
Лаборатория Techshot - не единственные, кто горит желанием напечатать человеческие органы в космосе.
В космическую гонку биопринтинга включился и российский проект, однако наша техника совершенно другая.
В отличие от метода «биоврастания», российская лаборатория «3D Bioprinting Solutions» использует магнитные наночастицы для производства тканей.
Электромагнит создает магнитное поле, в котором левитирующая ткань формирует нужную структуру - технология, словно сошедшая со страниц научно-фантастического романа.
Российские микробиологи целенаправленно пытались напечатать «мясо» в космосе. Их команда особенно прославилась в марте 2014 года. Тогда, после успешной печати, удалось имплантировать маленькую щитовидную железу в мышиный организм.
Но в октябре 2018 года биопринтер россиян стал жертвой катастрофы космического транспортника.
И сейчас группа перешла к сотрудничеству с американскими и израильскими исследователями на МКС. При таком сотрудничестве даже была создана биопечатная костная ткань - первая космическая.
Трудности роста
Заниматься печатанием рабочих человеческих органов в космосе не просто. Но еще сложнее разобраться с результатами здесь, на Земле.
В США, например, процесс юридического одобрения может растянуться на десятилетие. Это связано с экспертными заморочками в фармакологии.
Кто-то пророчит и барьеры этического свойства. Общество-де не готово принять вместо живых органов некую печатную продукцию. Да еще выращенную в космических условиях.
А ведь и в самом деле, кто может гарантировать нормальную приживаемость клеток, «не привыкших» в своем развитии к гравитации? Да и вообще, манипуляции с клетками всегда оставляют возможность генетической мутации. К примеру, даже «обычные» модифицированные стволовые клетки потенциально могут вызывать рак у реципиентов.
Другие важные вопросы – стоимость и доступность космических органов. Биотехнологии сделают трансплантации более дешевыми, это понятно. Но вот сколько времени займет их доставка реципиенту в сравнении с обычным маршрутом от доноров?
В каждой стране действуют различные законы, касающиеся медицинских трансплантаций. Но биоинженерия все равно развивается, она-таки уходит в космос. Поэтому странам потребуется разрабатывать новые правила сотрудничества. Уже на общей орбите.
Читайте новости технологий в элитарном познавательном клубе СИМФОМИР :
Новый взлет Галактической девы
Злой микроб поможет найти жизнь в космосе
Витая в венерианских облаках
Выше всего клуб СИМФОМИР ценит этику и человечность интернет-познания. Мы рады тем, кто разделяет такие наши взгляды.
Спасибо всем, кто думает по-доброму. Ведь интерес к сенсациям и спорные размышления - не основания, чтобы не быть другом.
C пожеланием неизменной удачи - Ваш СИМФОМИР Symfomir.