Российские ученые запустили первую в России цифровую «фабрику» клеточных продуктов, которая позволит тестировать свойства биочернил и прогнозировать поведение в организме тех или иных видов имплантатов. Она нужна для прогноза жизнеспособности различных клеточных структур — от хрящей и кожи до участков печени и уретры — при 3D-биопечати. По словам ученых, применение нового инструмента поможет ускорить процесс замены донорства органов к производству персонализированных тканей «из пробирки», которые будут печатать из собственных клеток пациента. Подробнее о технологии — в материале «Известий».
Как уретру, кожу и фрагменты печени печатают на принтере
Сеченовский университет запустил первую в России цифровую платформу биофабрикации. Так называют создание искусственных живых органов из собственных клеток человека. Эта технология использует 3D-биопечать для послойного создания структур для трансплантации и персонализированных медицинских изделий. Еще в феврале ученые запустили производство таких биомедицинских продуктов для восстановления голосовых складок, барабанной перепонки и структур полости носа. Также в университете проходят исследования по созданию тканеинженерного мочеточника и других органов.
Новая разработка представляет из себя интеллектуальную систему для прогнозирования жизнеспособности клеточных структур при 3D-биопечати. Она позволяет ученым и студентам моделировать условия жизнеспособности клеток еще до начала лабораторных экспериментов: прогнозировать зоны гипоксии у будущих тканей, подбирать оптимальный состав биочернил и режимы печати.
Это резко сокращает количество неудачных попыток, экономит дорогостоящие материалы и ускоряет переход от идеи к клиническому применению, рассказали «Известиям» в университете.
— Мы объединили многолетний опыт лабораторных исследований с двумя уникальными расчетными моделями, которые позволяют визуализировать и предсказывать поведение клеток в трехмерном пространстве. И получили патент на базу данных, лежащую в основе системы, — рассказал руководитель Центра разработки информационных систем и цифровых сервисов Намиг Самедов.
Платформа интегрирована в работу исследовательских групп университета, занимающихся созданием биопечатных тканей — от хрящей и кожи до сложных структур, таких как участки печени и уретры, подчеркнули в университете.
Справка «Известий»
3D-биопечать (3D-биопринтинг) — технология создания объемных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток. Для этого используют биочернила — специализированные материалы, которые служат в качестве чернил при биопечати. Могут состоять из живых клеток, биоматериалов, факторов роста и других биологических структур.
Чем можно заменить донорские органы
В области регенеративной медицины такая платформа помогает планировать печать персонализированных имплантатов, снижая риски отторжения и неудач, рассказали «Известиям» ученые. Стартапам и биотехнологическим компаниям она потенциально может быть полезна как аналитический инструмент для разработки новых биоматериалов и биочернил. А в фармацевтике платформа позволяет моделировать и затем создавать ткани для тестирования новых лекарственных препаратов с учетом индивидуальных особенностей пациентов.
— Платформа — это цифровой двойник всего процесса биофабрикации, — отметила руководитель дизайн-центра «Биофабрика» Полина Бикмулина. — Она позволяет перейти от эмпирических методов к предсказуемым и контролируемым технологиям, что открывает путь к масштабному внедрению биопечати в практическое здравоохранение.
Биофабрикация — одно из самых перспективных направлений современной медицины, и данная разработка решает очень важные задачи в данной области, сказал директор ЦК НТИ СамГМУ Алексей Комягин.
Такой инструмент позволит ускорить процесс перехода от донорства органов к персонализированному производству имплантатов «по мерке», пояснил «Известиям» основатель клуба Biotech и эксперт «Точки кипения Омск», директор технологической компании BruttoNetto Владимир Жуков. Создатели разработки решают ключевую проблему в производстве биопечатных тканей — высокую стоимость НИОКР и непредсказуемость экспериментов.
— Снижение ресурсных и временных затрат на исследования позволит вовлечь в этот процесс большее количество научных команд, сделать процесс создания новых тканей и органов предсказуемым и масштабируемым, — отметил эксперт.
Кроме науки и сферы производства имплантатов, данная разработка найдет применение в фармакологии и позволит решить этические вопросы: в будущем перейти от тестирования препаратов на животных к использованию в доклинических исследованиях искусственных тканей, учитывающих человеческую физиологию и патологию, отметил специалист.
В ближайшее время платформа станет доступна для широкого круга научных и медицинских организаций. Ученые подчеркивают, что в любом случае все напечатанные клеточные продукты должны проходить полный комплекс испытаний.
