Биопечать в принципе можно описать как способ 3D-печати, в котором мы используем для печати органические молекулы и живые клетки, а не пластик, и упорядочиваем их по шаблону, чтобы они соответствовали живой ткани, вдохновленной биологией. К ним относятся, например, более простые органы, такие как кожа. Таким образом, мы „строим“ что-то не из пластика, а из живых клеток и белков тканей. Конечно, 3D-печать немного сложнее. С одной стороны, работая с живыми клетками, необходимо позаботиться о том, чтобы условия давления обеспечивали выживание этих клеток, из которых строится „тканевый эквивалент“. Кроме того, после 3D-печати живая ткань культивируется в питательной жидкости, и клетки начинают самоорганизовываться и развиваться. Для этого, возможно, потребуется механическая стимуляция или воздействие на ткани человека, напечатанные на 3D-принтере, или воздействие других условий, чтобы, например, развивалась функционирующая мышца или правильно построенная кожа.
Эта технология обусловлена более или менее двумя разными требованиями. С одной стороны, у нас есть ограниченное количество донорских органов, доступных для жизненно важной трансплантации. Возможно, это большая цель – спасти больше людей, предоставив больше донорских органов с помощью биопечати. Другая большая цель - отменить испытания на животных тканями человека, созданные с помощью 3D-принтера.
Уровень исследований или уровень исследований соответственно. окончательная реализация зависит от сложности пересаживаемого органа. Например, в настоящее время все еще сложно „распечатать“ почку, способную к пересадке, потому что она очень сложна, состоит из множества различных типов клеток и имеет сложную субструктуру. Все эти структуры должны быть сначала напечатаны, а затем собраны таким образом, чтобы они действительно работали, и все ячейки работали так, как должны. В настоящее время было бы проще создать ткань кожи, которая затем используется, например, при ожогах кожи. Здесь у пациента могут быть взяты клетки кожи, размножены в клеточной культуре, а затем напечатана специфичная для пациента многослойная кожа. Поскольку это клетки организма пациента, риск того, что пациент впоследствии отреагирует на новую пересаженную ткань и оттолкнет ее, минимизируется. В отличие от обычных трансплантаций, в этом случае также не требуется пожизненное, подавляющее иммунную систему лечение. Но все это дело сложности – конечно, создание живого, работающего сердца намного сложнее, как и в случае с почкой, напечатанной на 3D-принтере.
В последние годы в Тель-Авиве можно было распечатать сердце с помощью 3D-принтера, но, к сожалению, он не работал. Сколько времени нам еще понадобится, прежде чем мы сумеем создать эти сложные органы?
Проблема все еще в том, что, хотя теперь можно воссоздать структуру сердца с помощью живых клеток сердечной мышцы. Это относится к внешней форме, но не к тому, как расположены, например, отдельные клетки сердечной мышцы, клетки соединительной ткани или нервные клетки. Команда из Тель-Авива также напечатала сосуды и камеры в сердце, но мы должны учитывать, что сердце или соответствующий орган в нашем теле растут и развиваются в течение многих лет и десятилетий соответственно. При этом соответствующие клетки также соответствующим образом изменяют белковый каркас, оставляя „метки“, так что на белковом каркасе органа присутствует информация о том, как должны развиваться „сидячие“ клетки и как они выполняют свою функцию. Такие метки на молекулярном уровне в настоящее время невозможно воспроизвести с помощью 3D-печати. Однако одной из возможностей является белковый каркас, например подготовить из животного сердца и поместить эту "матрицу„ в “клеточные чернила" для печати для 3D-принтера, чтобы в конце концов существующие, специфичные для органов белки могли быть приняты с важной информацией.
Таким образом, если бы это было возможно в будущем, это было бы не только возможностью для пациентов, ожидающих донорского органа, но и для отмены испытаний на животных. Согласно исследованиям, в России новая вакцина против Covid уже была протестирована на печатной ткани. Как это работает?
]Есть возможность производить легочную ткань или несколько функциональных слоев легочной ткани и использовать их для проверки того, например, предотвращают ли антитела, вырабатываемые с помощью вакцины, „стыковку“ вируса Covid-19 с клетками. В этом случае можно также более подробно изучить действие соответствующих антител или искать лекарства, которые предотвращают размножение вирусов в клетке. Он также работает над проникновением в легочную ткань, например Вставка иммунных клеток и, таким образом, проведение исследований вакцин на печатной ткани - тогда можно было бы обойтись без очень многих испытаний на животных даже в этой области.
Одним из ключевых проектов является 3D-печать кожи с целью создания очень сложной модели живой кожи, которая включает в себя не только верхние слои кожи (эпидермис и дерму), но и так называемую подкожную мышцу. Цель состоит в том, чтобы воссоздать кожу с тонкими кровеносными сосудами, чтобы исследовать, например, как именно происходит процесс заживления ран и как мы можем здесь заняться медицинскими достижениями и улучшениями.
Команда ученых особенно заинтересована в разработке новых форм терапии, специфичных для пациентов, особенно для рака у детей, с помощью 3D-печатных моделей тканей, в то же время сокращая испытания на животных в медицинских исследованиях. Чтобы лучше понять связанные с болезнью процессы в организме, в тканях или органах и лучше лечить болезни, для нас идеальным способом является ткань с био-печатью, построенная из клеток человека.
