Как ученые пытаются создать искусственные человеческие органы

GQНаука

Копировать и вставить

Как ученые пытаются создать искусственные человеческие органы и станет ли замена печени такой же привычной манипуляцией, как смена тормозных колодок в автомобиле.

Текст: Вадим Рощин

В начале XXI века наука только-только подступалась к идее создания искусственных человеческих органов, которые можно было бы использовать для трансплантации. Спустя 20 лет десятки лабораторий по всему миру проводят эксперименты в этой области, мыши с искусственно выращенными яичниками приносят потомство, а производители косметики тестируют новинки на выращенной в пробирке коже — потому что на мышах и кроликах это делать теперь запрещено (по крайней мере в Европе). GQ поговорил с экспертами из трех российских центров, в которых пытаются наладить производство «запчастей» для человека, и о совершенно фантастических разработках, которые вот-вот изменят медицину и мир.

Биопринтинг

Биопринтинг — это «печать» тканей живых существ. Принцип такой же, как и в обычном офисном устройстве для распечатки документов, только вместо чернил из картриджа подается биоматериал — клетки различных тканей организма. К слову, первый биопринтер, созданный в 2001 году, представлял собой как раз модернизированный офисный девайс Hewlett Packard.

«Многие представляют себе 3D‑принтинг как послойную печать объектов из пластика согласно заданной цифровой модели — и это действительно самая близкая аналогия биопринтинга, — рассказывает Юсеф Хесуани, глава лаборатории 3D Bioprinting Solutions. — Естественно, мы избегаем в работе высоких температур, чтобы не повредить «расходный материал», в основе которого — белки. Способы печати бывают разными — мы, например, придумали технологию управления клетками с помощью магнитных полей. Исходный материал «левитирует» в жидкой питательной среде, а когда он попадает в магнитную ловушку — клетки начинают взаимодействовать друг с другом, и формируется нужная нам ткань. Еще одна технология — печать прямо в зоне дефекта, например, на месте повреждения кожи. Всю работу в этом случае выполняет роботический манипулятор, к которому мы приделали нашу форсунку с биоматериалами и для которого написали софт. Оператор выводит механическую руку в «точку ноль», а дальше робот сам начинает латать дефект».

В российской лаборатории с помощью такого манипулятора уже проводили эксперименты по устранению дефектов кожи у крыс и минипигов. (За границей пошли еще дальше: в прошлом году интернациональная команда ученых в ОАЭ впервые сделала «заплатку» на коже человека.) Кроме того, в 2015 году в России напечатали мышиную щитовидную железу, которую потом успешно трансплантировали. Эксперимент доказал: биопринтинг позволяет создавать и заменять целые органы не только в теории, но и на практике. Щитовидную железу выбрали для опыта по нескольким причинам. Во-первых, легко проверить ее работоспособность — просто измерив уровень гормонов в крови. Во-вторых, в структуре щитовидки нет сложных участков, которые не могли бы воспроизвести существующие на данный момент принтеры. Тем временем ученые из Чикаго поставили схожий эксперимент — пересадили мышке напечатанный яичник. Опыт также был удачным, мышь дала потомство.

А вот печатать жизнеспособные человеческие органы пока что мешают два ограничения. Первое — большой размер этих самых органов и, как следствие, их сложная структура. Современные технологии не позволяют создать внутри искусственного органа систему сосудов, необходимых для его нормальной работы после пересадки, — клетки внутри напечатанного объекта не получают питания и погибают от нехватки кислорода. В случае с мышиной щитовидной железой ученые использовали эмбриональные клетки, в которых уже заложена необходимая информация о сосудах, то есть условия для их прорастания были созданы заранее. Да и тот факт, что мышиный орган в десятки раз меньше человеческого, тоже сыграл важную роль в успешном завершении эксперимента.

Вторая проблема — нехватка материала. Для биопечати нужны клетки, которые сначала необходимо вырастить, а для этого требуется время. В случае с кожей, например, на подготовку уходит порядка 4‑6 недель, но в целом у каждого типа клеток своя скорость и возможность деления. Клетки кожи и крови, например, постоянно обновляются — у них высокий регенеративный потенциал. А клетки эндокринных органов делают это значительно реже и воспроизводятся намного медленнее. Для печати мышиной щитовидной железы экспериментаторы взяли эмбриональные клетки, которые, по словам ученых, «дают отличный прирост в сотни процентов». Использование эмбриональных клеток человека в России запрещено, а клетки той же щитовидной железы растут заметно хуже, их прирост — всего 5‑10 процентов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Сознание — сила Сознание — сила

Медитация. Что это за практика, в чем причина ее популярности и нужна ли она вам

GQ
«Осторожно, опасность!»: 4 признака нездоровых отношений «Осторожно, опасность!»: 4 признака нездоровых отношений

Какие черты поведения партнера показывают, что ты в опасности?

Psychologies
Зачем об этом говорить Зачем об этом говорить

Истории мужчин, которые, столкнувшись с онкологией, обрели голоса

GQ
Мужской взгляд на короткую стрижку Мужской взгляд на короткую стрижку

Что думает он — длинные или короткие волосы для девушки лучше?

Cosmopolitan
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
Продать за секунды: семь советов, как привлечь и удержать внимание современного потребителя Продать за секунды: семь советов, как привлечь и удержать внимание современного потребителя

Как сделать интернет-рекламу эффективнее?

Forbes
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

Юрий Стоянов — о кровопийцах, стендаперах, прошлом, будущем и несбыточном

GQ
Георгий Курасов: Георгий Курасов:

Георгий Курасов рассказывает о профессии художника

Караван историй
Индия Индия

Индия: брать все, не обещать ничего

Esquire
Мария Ивакова: «Мне не нравится тренд, из-за которого все выглядят одинаково» Мария Ивакова: «Мне не нравится тренд, из-за которого все выглядят одинаково»

Мария Ивакова — как справляется с джетлагом и сохраняет стройность

Cosmopolitan
Food-Tech. Даркстор-доставка Food-Tech. Даркстор-доставка

Дарксторы сражаются с районными супермаркетами за семейный бюджет

Esquire
Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Бархатная кибитка. Роман о детстве Бархатная кибитка. Роман о детстве

Глава из новой книги Павла Пепперштейна — романа-воспоминания

СНОБ
«Жизнь сложнее таблички в Excel»: в чём суть движения FIRE и можно ли в России выйти на пенсию в 35 лет «Жизнь сложнее таблички в Excel»: в чём суть движения FIRE и можно ли в России выйти на пенсию в 35 лет

Как работает стратегия финансовой независимости и раннего выхода на пенсию

VC.RU
Зоологи покрасили скакунчиков косметикой и усомнились в защитной функции их узора Зоологи покрасили скакунчиков косметикой и усомнились в защитной функции их узора

Полосы и головогруди и брюшке самцов скакунчиков не спасли их от хищников

N+1
Прятался в подполе 1000 дней. История спасения одного еврея Прятался в подполе 1000 дней. История спасения одного еврея

История о том, как люди укрывали евреев

СНОБ
Как выглядят жены звезд фильма «Союз спасения»: Петренко, Матвеева и других Как выглядят жены звезд фильма «Союз спасения»: Петренко, Матвеева и других

Актеры фильма о декабристах «Союз спасения» в жизни обрели семейное счастье

Cosmopolitan
Будни «американской переселенки»: как выживает в России шустрая ондатра Будни «американской переселенки»: как выживает в России шустрая ондатра

«Хитрая бестия» была завесена в Россию из Северной Америки более века назад

Вокруг света
Лазер в современных войнах: будущее светового оружия Лазер в современных войнах: будущее светового оружия

Как проходят «лазерные бои» в реальной жизни?

Популярная механика
Письмо будущему себе Письмо будущему себе

Как мы попадаем в эмоциональные ловушки на фондовом рынке

Forbes
Материнская травма: зачем женщины рушат жизни дочерей? Материнская травма: зачем женщины рушат жизни дочерей?

Почему некоторые матери хотят видеть своих дочерей слабыми и удобными?

Psychologies
Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу

Иногда мы заимствуем инженерные решения у природы, иногда идём своим путём

Популярная механика
Зуб моллюска помог ученым создать материал для 3D-печати Зуб моллюска помог ученым создать материал для 3D-печати

Минерал сантабарбарит прочнее многих современных материалов для зубных имплантов

N+1
Что такое наркозависимость и как защитить от нее близких Что такое наркозависимость и как защитить от нее близких

Что такое наркомания в современном мире и как спасти от нее близких

РБК
История одной песни: «Sympathy for the Devil» Rolling Stones, 1968 История одной песни: «Sympathy for the Devil» Rolling Stones, 1968

Как возникла самая знаменитая песня о Сатане

Maxim
9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все 9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все

Недорогие марки косметики, к которым стоит присмотреться

Cosmopolitan
Саббатикал — это маленькая жизнь: как уйти в отпуск на целый год за счет работодателя Саббатикал — это маленькая жизнь: как уйти в отпуск на целый год за счет работодателя

Как появился феномен «долгосрочного творческого отпуска»

Forbes
Наталья Гвоздикова. Берегите любовь Наталья Гвоздикова. Берегите любовь

Наталья Гвоздикова — о своем браке с Евгением Жариковым

Коллекция. Караван историй
4 самые частые ошибки при подъеме веса, названные экспертом 4 самые частые ошибки при подъеме веса, названные экспертом

Ошибки при подъеме веса, которые могут привести к травмам

Playboy
101 правило жизни: школьный учитель спасает мир от стресса 101 правило жизни: школьный учитель спасает мир от стресса

Простые и эффективные способы того, как дать стрессу отпор

Cosmopolitan
Открыть в приложении