100 великих загадок современной медицины

Уже сейчас трехмерную печать можно использовать, например, в лицевой хирургии – для замещения костной ткани, утраченной при тяжелой травме. Так, в 2014 году британские хирурги, прибегнув к этому методу, восстановили лицо 29-летнего человека, который двумя годами ранее при падении с мотоцикла получил тяжелые переломы костей верхней челюсти, носа и обеих скул. С тех пор его лицо было так обезображено, что, выходя из дома, он вынужден был чем-нибудь прикрывать его. Однако операция всё исправила. В 2012 году одной бельгийской женщине заменили часть нижней челюсти протезом из титана и керамики, изготовленным при помощи трехмерной печати.

Очевидно, в будущем подобные операции станут производиться всё чаще. Со временем же запасные органы для человеческого тела будут изготавливаться с помощью 3D-печати из биологических материалов. Ученым уже удалось сформировать из материалов, присущих нашему организму, нормально работающую сердечную ткань, а также стенки кровеносных сосудов. Следующим шагом станет воссоздание органов тела. На каркас, имитирующий форму того или иного органа, будут послойно наноситься специально выведенные клетки, а также необходимые протеины, факторы роста и другие компоненты, без которых он не может нормально работать.

В Институте регенеративной медицины (США, штат Северная Каролина) удалось «отпечатать» подобным способом хрящевые части носа и ушной раковины, образцы мышечной ткани, а также кости. Сотрудники института уверены, что методом 3D-печати можно создать даже искусственные почки с их сложной клеточной структурой, позволяющей фильтровать кровь.

Разумеется, пройдут еще годы, прежде чем в распоряжении медиков появятся надежно работающие искусственные почки или поджелудочная железа, сделанные по этой технологии. Необходимо преодолеть немало трудностей.

И дело не в том, что для успеха операции нужно будет вырастить в лабораторных условиях клетки самых разных типов.

И дело вовсе не в реакции отторжения. Ведь, чтобы ее предотвратить, исследователи изымают отдельные клетки из организма самого пациента и размножают их. По прошествии нескольких недель в их распоряжении имеются уже миллионы клеток, из которых и будет воссоздан орган для последующей его пересадки.

Современный протез, в котором используется новейшая электроника

Самое трудное начинается, когда орган готов к трансплантации. Он должен срастись с биологическими структурами организма для того, чтобы он мог нормально функционировать. От точного воссоздания трехмерной структуры тончайших кровеносных сосудов и зависит успех операции. Ткани таких органов тела, как почки или поджелудочная железа, пронизаны многочисленными капиллярами. Всё это нужно научиться конструировать, прежде чем подобные операции станут чем-то обыденным.

Вообще, с помощью трехмерного биопринтера, разработанного учеными из Северной Каролины, можно всего за 5–8 минут воссоздать ушную раковину. Примерно сутки потребуются на изготовление прототипа искусственных почек. Правда, подобный принтер стоит более полумиллиона долларов, но можно предположить, что в недалеком будущем появятся региональные центры регенерации, которые станут снабжать все окрестные клиники органами для трансплантации.

Пока же полученные методами 3D-печати ткани наших органов тела интересны прежде всего фармацевтам, которые могут в течение многих недель испытывать на них действие новых лекарственных средств. Тем самым отпадает надобность в опытах над животными, которые в последнее время критикуются многими, тем более что примерно треть всех побочных действий выявляется не в этих опытах, а уже потом, во время клинических испытаний на человеке.

С каждым движением иглы трехмерного принтера на подложку, вплотную друг к другу, наносятся тысячи живых клеток. Это позволяет изготавливать самые разные биологические материалы, например ткани печени, почек, легких или мышц. Подобная ткань сохраняет жизнеспособность не менее 40 дней. Для лабораторных экспериментов – это целая вечность. Обычно клетки той же печени живут вне человеческого организма всего каких-нибудь 5–7 дней.

В конце 2014 года калифорнийская фирма «Organovo», один из пионеров в области трехмерной биологической печати, выпустила на рынок свой первый продукт: образцы ткани человеческой печени, квадратики с длиной стороны 3 миллиметра и высотой 0,5 миллиметра. Ее изделием сразу заинтересовались фармацевтические компании.

Живое сердце, мышцы, почки или печень из принтера? Еще недавно это звучало как фантазия, но на самом деле мы оказались на переднем фронте медицинских исследований. Трехмерная печать получит широкое применение в трансплантологии.