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

Как примириться с февралем? Как примириться с февралем?

Вместо Пушкина нужно взять томик Фроста

GQ
Героини Голливуда: кто и зачем атакует гламур в массовой культуре Героини Голливуда: кто и зачем атакует гламур в массовой культуре

Что Голливуд делает для нормализации женского лица и тела и что с этим не так?

РБК
15 мыслей Кристиана Лубутена 15 мыслей Кристиана Лубутена

Кристиан Лабутен — о подошвах, деньгах и протестах BLM

GQ
Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска

Как правильно собрать косметику для поездки

Cosmopolitan
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

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

GQ
Какими были тесты на отцовство до изобретения ДНК-тестов Какими были тесты на отцовство до изобретения ДНК-тестов

Как ученые определяли настоящего биологического отца ребенка до ДНК-тестов

Популярная механика
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
Бьюти-ностальгия: 13 хитов советской косметики Бьюти-ностальгия: 13 хитов советской косметики

Все хиты советской косметики, которые сегодня кажутся настоящим ретро

Cosmopolitan
Лучшие –детям Лучшие –детям

Главное в воспитании детей — это воспитание родителей

GQ
Жития смешных: 93 факта о «Симпсонах», которые мало кто знает Жития смешных: 93 факта о «Симпсонах», которые мало кто знает

«Симпсоны»!!! Они с каждым сезоном становятся все лучше и лучше

Maxim
Что делать, если не помогает психотерапия? Записаться на бокс Что делать, если не помогает психотерапия? Записаться на бокс

Ничего не хочется? Нужно записаться на бокс

GQ
Есть покой и воля Есть покой и воля

Когда Наоми Кэмпбелл хочет собраться с силами, она едет на свою виллу в Кению

Tatler
Слава, мы вернулись Слава, мы вернулись

Истории великих возвращений героев

Men’s Health
Бактерии питаются энергией и помогают добывать золото Бактерии питаются энергией и помогают добывать золото

Бактерии помогают извлекать металлы из руды уже миллионы лет

Популярная механика
От хулиганок до примерных жен: личные драмы принцесс Евгении и Беатрис От хулиганок до примерных жен: личные драмы принцесс Евгении и Беатрис

В юности королевским сестрам пришлось пройти через тяжелые расставания

Cosmopolitan
Насколько велика знаменитая Великая хартия вольностей Насколько велика знаменитая Великая хартия вольностей

История появления Великой хартии вольностей

Наука и жизнь
Бомбически рекомендую: музыкант Дмитрий Спирин советует понравившиеся фильмы, музыку и книги Бомбически рекомендую: музыкант Дмитрий Спирин советует понравившиеся фильмы, музыку и книги

Дмитрий Спирин рассказывает о том, что произвело на него впечатление

Maxim
Типовое жилье: насколько уникальна Солнечная система Типовое жилье: насколько уникальна Солнечная система

Солнечная система вовсе не уникальна

Forbes
Цвет в интерьере: 4 удачных примера Цвет в интерьере: 4 удачных примера

Эксперты: как грамотно использовать в интерьере яркие цвета

РБК
7 лучших научно-фантастических циклов десятилетия 7 лучших научно-фантастических циклов десятилетия

Вспоминаем лучшие фантастические циклы 2010-х годов

Популярная механика
Соленый кофе, пластиковый торт, никаких подарков: как проходят турецкие свадьбы Соленый кофе, пластиковый торт, никаких подарков: как проходят турецкие свадьбы

Красная фата, цветочные венки, соленый кофе: традиции турецкой свадьбы

Cosmopolitan
Казанова или Чикатило? Разрешенные и запрещенные способы соблазнения Казанова или Чикатило? Разрешенные и запрещенные способы соблазнения

Как соблазнять женщин без угрызений совести и Уголовного кодекса

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

Какие черты поведения партнера показывают, что ты в опасности?

Psychologies
Правила больничного, которые стоит запомнить Правила больничного, которые стоит запомнить

Все знают, как надо болеть, но поступают наоборот. Почему?

Cosmopolitan
Нет сил и всё раздражает: как распознать синдром хронической усталости Нет сил и всё раздражает: как распознать синдром хронической усталости

Проснулась и сразу устала, нет сил даже не простейшие действия?

Cosmopolitan
На все сто На все сто

Сто мест для интересного и необычного отпуска в России

Cosmopolitan
5 нейросетей, делающих музыку: от цифровой Эми Уайнхаус и до бесконечного метала 5 нейросетей, делающих музыку: от цифровой Эми Уайнхаус и до бесконечного метала

Разве может робот написать симфонию? Может

Playboy
Как удалить данные с потерянного смартфона (iPhone или на Android) Как удалить данные с потерянного смартфона (iPhone или на Android)

Как дистанционно удалить с телефона всю информацию

CHIP
Если болит желудок или кишечник... Если болит желудок или кишечник...

Часто болит желудок или кишечник? Эксперты советуют, как решить проблему

Cosmopolitan
13 простых способов чувствовать себя лучше, чем вчера 13 простых способов чувствовать себя лучше, чем вчера

Оздоровительные мероприятия, на которые нужно меньше пяти минут

Maxim
Открыть в приложении