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

Я – Янковский Я – Янковский

Ивану Янковскому уже пророчат место главного артиста страны

Esquire
Революция ее времени: что известно о тайной пластике Мэрилин Монро Революция ее времени: что известно о тайной пластике Мэрилин Монро

Что делала с собой Мэрилин Монро. Сведения о пластике звезды

Cosmopolitan
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
Изобрести колесо Изобрести колесо

Люди шли к изобретению колеса не одно тысячелетие

Вокруг света
Златан Ибрагимович Златан Ибрагимович

Правила жизни футболиста Златана Ибрагимовича

Esquire
От танков до покемонов: топ-10 лучших бесплатных игр на Android От танков до покемонов: топ-10 лучших бесплатных игр на Android

Отличные варианты бесплатных мобильных развлечений

CHIP
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

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

GQ
«Я рассказала племяннице, что удочерила ее в детстве, а потом вернула cвоей сестре» «Я рассказала племяннице, что удочерила ее в детстве, а потом вернула cвоей сестре»

Одна женщина рассказала племяннице, что три месяца была ей матерью

Psychologies
Не рокот космодрома Не рокот космодрома

Как и зачем строят космодромы

Популярная механика
Назад в будущее: как приложение Prequel обрабатывает и меняет мир Назад в будущее: как приложение Prequel обрабатывает и меняет мир

Казалось бы: кого можно удивить набором фильтров в 2021-м году?

Популярная механика
Срок годности любви Срок годности любви

Любовь живет три года?

Psychologies
Незачет по заданию Незачет по заданию

Почему господдержка на помогла российским вузам войти в топ-100 рейтингов мира

Forbes
Закат культуры Закат культуры

Почему у древних греков были бег, борьба и гонки колесниц, но не было бобслея

Esquire
Как не попасть впросак на чужой свадьбе: 5 вещей, которые не стоит надевать Как не попасть впросак на чужой свадьбе: 5 вещей, которые не стоит надевать

Какой одежды стоит остерегаться, собираясь на свадьбу в качестве гостя

VOICE
Секреты финансовых пирамид: почему возбудили дело против сотрудников QBF и как компания переводила деньги в офшоры Секреты финансовых пирамид: почему возбудили дело против сотрудников QBF и как компания переводила деньги в офшоры

Подробности уголовного дела в отношении сотрудников инвестиционной компании QBF

Forbes
Самец млекопитающего впервые выносил нормальное потомство после пересадки матки Самец млекопитающего впервые выносил нормальное потомство после пересадки матки

Самцы крыс выносили здоровое потомство после того, как им пересадили матки

N+1
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
Российские биологи определили механизмы гибридной стерильности у самцов полевок Российские биологи определили механизмы гибридной стерильности у самцов полевок

Ученые исследовали механизмы репродуктивной изоляции полевок рода Microtus

N+1
Как создавалась сцена со скелетом кита в фильме Андрея Звягинцева: фрагмент книги «Левиафан: разбор по косточкам» Как создавалась сцена со скелетом кита в фильме Андрея Звягинцева: фрагмент книги «Левиафан: разбор по косточкам»

В книге Маркова за рассказом о конкретном фильме скрывается рассказ о стране

Esquire
Потерю веса от низкокалорийной диеты связали с изменением микробиома Потерю веса от низкокалорийной диеты связали с изменением микробиома

Низкокалорийная диета значительно изменила состав кишечного микробиома

N+1
Личная жизнь звезд сериала «Каменская»: Яковлевой, Нагиева, Гармаша и других Личная жизнь звезд сериала «Каменская»: Яковлевой, Нагиева, Гармаша и других

Узнай, как сложились судьбы артистов, сыгравших в «Каменской»

Cosmopolitan
Как стать классным профеминистом: полный гайд, чтобы не сесть в лужу Как стать классным профеминистом: полный гайд, чтобы не сесть в лужу

Семь шагов по лесенке прогресса и феминизма

Playboy
Семейские ценности Семейские ценности

Потомки старообрядцев, оказавшихся в Забайкалье в XVIII веке, сохранили веру

Вокруг света
Сколько можно заработать на глэмпинге: ультимативный гид Сколько можно заработать на глэмпинге: ультимативный гид

Прибыль глэмпинга можно оценивать так же, как и обычных отелей или хостелов

Inc.
Драгоценный металл Драгоценный металл

Купить автомобиль в Советском Союзе было все равно что слетать за границу

GQ
Малая родина Малая родина

Одним июльским днем в Тверской области выпал снег

Вокруг света
Токсины и старение: как просроченная косметика влияет на кожу Токсины и старение: как просроченная косметика влияет на кожу

Разбираемся, почему нужно уделять внимание срокам годности косметики

Cosmopolitan
Метиленовый синий предложили использовать в качестве солнцезащитного средства Метиленовый синий предложили использовать в качестве солнцезащитного средства

Метиленовый синий может стать безопасной альтернативой оксибензону

N+1
Зачем придумали темную материю Зачем придумали темную материю

Темная материя нужна физикам не просто так

Популярная механика
12 интересных фактов о домашнем тесте на беременность 12 интересных фактов о домашнем тесте на беременность

История домашнего теста на беременность

Cosmopolitan
Открыть в приложении