В российских листах ожидания на пересадку органов — около десяти тысяч человек. Одни ждут месяцами, другие — годами. Не все дожидаются. А где-то в лабораториях Москвы, Тель-Авива и Северной Каролины учёные печатают сердца, почки и печень на 3D-принтерах. Из живых человеческих клеток. Выглядит как фантастика, но в 2015 году российская компания первая в мире напечатала функционирующую щитовидную железу. Успеет ли технология прийти в наши больницы раньше, чем закончится чьё-то ожидание?
Очередь, которая движется очень медленно
Цифры говорят сами за себя. В 2024 году российские хирурги провели 3307 трансплантаций — это рекорд за всю историю отечественной медицины. Академик Сергей Готье, директор НМИЦ трансплантологии имени Шумакова, назвал это «хорошей тенденцией». Всего 5 лет назад, до пандемии, в стране делали около 2000 пересадок в год.
Но вот другая сторона медали: по официальным данным Минздрава, в листах ожидания находятся около десяти тысяч россиян. Более шести тысяч из них ждут почку — самый востребованный орган. На диализе, заменяющем функцию почек, живут свыше 60 тысяч человек по всей стране. Треть из них могла бы получить новый орган, если бы доноров хватало.
В Москве ожидание почки занимает полтора-два года. Это, к слову, быстрее, чем в Германии, где очередь растягивается на пять лет. Но для человека, привязанного к аппарату диализа три раза в неделю по четыре часа, и полтора года — целая вечность.
Среднемировой показатель трансплантационной активности — 31 операция на миллион населения в год. В России — на 44% ниже. Мы отстаём не от передовых стран, а от среднего уровня.
Как напечатать сердце
15 апреля 2019 года профессор Таль Двир из Тель-Авивского университета продемонстрировал журналистам маленький комочек размером с вишню, плавающий в прозрачной жидкости. Это было первое в мире сердце, напечатанное на 3D-принтере из человеческих клеток. С камерами, желудочками, кровеносными сосудами — всей архитектурой настоящего органа.
Технология выглядит почти волшебной. У пациента берут крошечный кусочек жировой ткани — меньше почтовой марки. Клетки этой ткани перепрограммируют в стволовые. Затем заставляют их превратиться в клетки сердечной мышцы. Параллельно из того же биоматериала создают гидрогель — основу для печати. Смешивают клетки с гелем и получают «биочернила». Принтер наносит их слой за слоем, формируя орган.
Главный плюс: сердце сделано из собственных тканей пациента. Иммунная система не воспримет его как чужеродный объект. Отторжения, главной проблемы классической трансплантации, не будет.
«Впервые в истории удалось напечатать целое сердце с клетками, сосудами, желудочками и камерами», — заявил профессор Двир. По его прогнозу, через десять лет принтеры органов появятся в лучших клиниках мира.
Правда, напечатанное сердце пока не бьётся. Клетки способны сокращаться по отдельности, но работать как единый насос ещё не научились. Их нужно «обучить» — и это отдельная научная задача.
Россия в гонке биопринтеров
Не все знают, но Россия является одной из пионеров мировой биопечати. В 2003 году наш соотечественник Владимир Миронов опубликовал первую в истории научную статью о трёхмерной биопечати. Сегодня он уже научный руководитель компании 3D Bioprinting Solutions и профессор НИТУ МИСИС.
В 2014 году эта компания представила первый российский биопринтер под названием «Фабион». Он до сих пор входит в пятёрку лучших в мире. А в 2015 году на нём напечатали первый в мире функционирующий орган — щитовидную железу мыши. Она работала, вырабатывала гормоны и прижилась в организме животного.
В конце 2018 года «Фабион» добрался до космоса. На борту МКС космонавт Олег Кононенко провёл уникальный опыт: напечатал в невесомости аналоги мышиной щитовидной железы и человеческой хрящевой ткани. Весной 2024 года испытания на орбите ещё продолжились: были созданы эквиваленты трубчатых биоинженерных конструкций.
Сегодня в России сформированы целые кластеры биопринтинга — в Москве, Петербурге, Самаре, Томске. В Сеченовском университете получили грант Минобрнауки на 300 миллионов рублей для создания систем 3D-биопечати. В МФТИ разработали литограф, печатающий объекты с элементами размером 150 нанометров — это меньше, чем видно невооружённым глазом. Такая невероятная точность позволит создавать микрокаркасы для выращивания органов.
В апреле 2024 года президент Путин поручил правительству включить биопечать в национальный проект «Новые технологии сбережения здоровья». Технология получила государственный приоритет.
От мочевого пузыря до почки: путь длиной в тридцать лет
Биопечать не появилась из ниоткуда. За ней — три десятилетия работы. Один из начинателей в этом направлении — американский хирург Энтони Атала из Института регенеративной медицины Уэйк Форест.
В 1999 году он и его команда впервые в истории пересадила человеку орган, который вырастили в лаборатории. Семеро детей с тяжёлым врождённым пороком получили мочевые пузыри, созданные из их же собственных клеток. Без принтеров — всё делалось вручную. Но технология доказала главное: выращенные таким способом ткани способны работать в теле годами.
Позже Атала автоматизировал процесс. Его система ITOP, интегрированная печать тканей и органов, позволила создавать кожу, хрящи, мышцы, уретру. Всё это уже имплантировали пациентам.
Однако почки, печень, сердце — отдельная категория. Это «солидные органы»: плотные, сложные, с миллионами клеток разных типов и сетью мельчайших капилляров. Кожа — плоская структура, напечатать её в целом просто. Кровеносный сосуд — труба, сложнее. Мочевой пузырь — полый мешок, ещё сложнее. А почка с миллионом нефронов или сердце с четырьмя камерами — вызов на грани возможного.
176 миллионов долларов на печать органов
В 2024 году американское правительство сделало ставку на биопечать. Агентство ARPA-H, аналог DARPA, только для медицины, запустило программу PRINT с бюджетом до 176,8 миллиона долларов на пять лет.
Цель амбициозна: научиться печатать персонализированные органы по требованию. Почки, сердца, печень — из клеток самого пациента или из универсального банка совместимых клеток. Без пожизненных иммуносупрессоров. Без очередей.
«Если получится, мы изменим саму основу трансплантации», — заявил руководитель программы Райан Спитлер.
Гранты получили ведущие исследовательские центры. Институт Уэйк Форест — 24,8 миллиона на почечную ткань. Университет Карнеги-Меллон — 28,5 миллиона на печень с расчётом на первые клинические опыты через пять лет. Гарвардский институт Висс, Медицинский центр Юго-Западного Техаса — каждый работает над своей частью головоломки.
Когда принтеры придут в больницы
Прогнозы экспертов разнятся. Консервативная оценка: 20–30 лет до полноценных печатных органов для пересадки. Оптимистичная: первые испытания биопечатных сердечных клапанов могут начаться к 2035 году.
По российским оценкам, биопечать барабанной перепонки и уретры может пройти все фазы клинических испытаний к 2027–2029 годам. Биопечать больших органов, сердца, почек, печени, видится перспективой 2030-х.
Скептики указывают на нерешённые проблемы. Васкуляризация — создание сети мельчайших сосудов внутри органа. Ткань толще 200 микрон без сосудов не получает кислорода и гибнет. Масштабирование — для человеческого сердца нужны миллиарды клеток, а лабораторные методы работают с миллионами. Регуляция — для биопечатных органов нет чётких стандартов одобрения ни в FDA, ни в Росздравнадзоре.
Но прогресс неоспорим. В России в январе 2024 года провели первую в мире операцию с биопечатью непосредственно на пациенте — в Главном военном клиническом госпитале имени Бурденко. В Сеченовском университете уже получена вся информация об эффективности биоэквивалентов кожи, хряща, барабанной перепонки на животных.
Цена вопроса
Для России экономика биопечати может стать весомым аргументом. Финансирование одних только операций по пересадке органов, скажем, в 2024 году превысило 3,3 миллиарда рублей из федерального бюджета. Совокупные затраты на диализ, амбулаторное наблюдение, лекарства — во много крат выше.
В США, для примера, содержание одного пациента на диализе обходится в четверть миллиона долларов в год. Трансплантация почки стоит около 450 тысяч долларов. Биопринтеры — от нескольких тысяч до ста тысяч.
Если технология будет оформлена окончательно, то персонализированные органы могут оказаться куда дешевле традиционных пересадок. Нет затрат на поиск донора, логистику, экстренную транспортировку. Нет пожизненных иммуносупрессоров. Нет повторных операций из-за отторжения.
Мировой рынок биопечати органов, который оценивался в 1,7 миллиарда долларов в 2021 году, по прогнозам может достигнуть 5,3 миллиарда к 2030 году.
Спорный момент
Важная деталь: все трансплантации в России бесплатны для граждан. Их оплачивает федеральный или региональный бюджет. Это принципиальное отличие от многих стран, где пересадка органов — удел состоятельных или хорошо застрахованных.
Но технологии биопечати разрабатывается также и в США и Европе. Первые коммерческие органы наверняка окажутся дорогими. Смогут ли российские пациенты получить к ним доступ? Хватит ли у государства средств закупать оборудование и обучать специалистов?
Однако, у России есть задел. Компания 3D Bioprinting Solutions, кластеры в МИСИС, Сеченовском университете, Самарском медуниверситете. Собственные биопринтеры, биочернила, кадры. Национальный проект, президентское поручение. Потенциал догнать лидеров — при должном финансировании.
По данным ВЦИОМ 61% россиян положительно относятся к трансплантации, а 88% способны назвать положительные стороны донорства. Общество готово. Осталось дождаться технологии.
Профессор Таль Двир в 2019 году предсказал: через десять лет принтеры органов появятся в лучших больницах мира. Прошло почти семь лет. До его прогноза осталось три года. А в российских листах ожидания — около десяти тысяч человек.
Как думаете: успеет ли технология спасти тех, кто прямо сейчас ждёт звонка из клиники?
>> ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА КАНАЛ "КОД ДРЕВНОСТИ" И УЗНАВАЙТЕ НОВОЕ И ИНТЕРЕСНОЕ ИЗ МИРА НАУКИ, ИСТОРИИ, ТЕХНОЛОГИЙ, КОСМОСА И ДР!
Уже много интересных статей можно найти на канале.
--------------
Источники: Вестник трансплантологии (RusTransplant), Приказ Минздрава №365, Tel Aviv University, Научная статья Noor et al., 2019, «Фабион», эксперименты на МКС, нацпроект «Новые технологии сбережения здоровья», Коммерсантъ и др.