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

15 мыслей Андрея Малахова 15 мыслей Андрея Малахова

Андрей Малахов о том, что часто остается за кадром

GQ
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
Заповедные новости Заповедные новости

Новости заповедников: орланы-белохвосты, разорение гнезд и амурская тигрица

Наука и жизнь
Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу» Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу»

Лариса Долина — о преображении, силы воли и нежелании расслабляться

Здоровье
22.11.63, 12:30 22.11.63, 12:30

Последние дни жизни Джона Кеннеди изучены буквально до минуты

Дилетант
Насилие отчима и опасные роды: личные драмы «Красотки» Джулии Робертс Насилие отчима и опасные роды: личные драмы «Красотки» Джулии Робертс

Голливудская звезда Джулия Робертс преодолела многие сложности

Cosmopolitan
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
Знак на лбу у римских купидонов назвали клеймом преступников и рабов Знак на лбу у римских купидонов назвали клеймом преступников и рабов

Анализ сицилийских мозаик принес новую трактовку V-образных символов

N+1
Невроз и рак: чем болели Андрей Губин, Шура и другие русские звезды 90-х Невроз и рак: чем болели Андрей Губин, Шура и другие русские звезды 90-х

Марина Хлебникова, Шура, Губин — куда исчезли любимцы миллионов в зените славы?

Cosmopolitan
Уральские археологи обнаружили первый случай древней охоты на малого пещерного медведя Уральские археологи обнаружили первый случай древней охоты на малого пещерного медведя

Пробитый человеком череп медведя нашли на палеолитическом памятнике Иманай

N+1
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
7 способов стать лучшим партнером 7 способов стать лучшим партнером

Что необходимо делать, чтобы любимому человеку хотелось оставаться рядом с нами?

Psychologies
30 вещей, которые нужно перестать делать к 30 годам 30 вещей, которые нужно перестать делать к 30 годам

Некоторые привычки после 30 тебе уже не понадобятся

Cosmopolitan
«Потому что мы пилоты!»  Nissan запустил на российские дороги кроссовер второго уровня автономности «Потому что мы пилоты!»  Nissan запустил на российские дороги кроссовер второго уровня автономности

Модельная линейка Nissan переживает смену поколений

Maxim
Юлдус Бахтиозина Юлдус Бахтиозина

Юлдус Бахтиозина ворвалась в кино. Ее дебют — сказка «Дочь рыбака»

Собака.ru
10 лучших дорам 10 лучших дорам

Дорамы, которые помогут справиться с тоской по мексиканским телесериалам

Cosmopolitan
История лесозаготовки: от топора до харвестера История лесозаготовки: от топора до харвестера

Как эволюционировал процесс заготовки древесины

Популярная механика
В своей тарелке В своей тарелке

Как посетить ресторан без риска для талии

Худеем правильно
7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода 7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода

Почему некоторые люди не могут зарабатывать больше?

Psychologies
Шляпа для секса и другие хитрые уловки защитников животных Шляпа для секса и другие хитрые уловки защитников животных

На что только не идут зоологи, чтобы сохранить исчезающие виды животных

Maxim
Знание продается за деньги Знание продается за деньги

Как заказать и оплатить учебную работу – от курсовой до кандидатской диссертации

Наука
Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково

Дмитрий Данилов — о самом долгожданном моменте лета

РБК
Как стать лучшим любовником? 6 верных способов быть на высоте Как стать лучшим любовником? 6 верных способов быть на высоте

Хочешь прокачать скилл любовника и приятно удивить в постели свою партнершу?

Playboy
7 лайфхаков, чтобы заставить ребенка тебя слушать 7 лайфхаков, чтобы заставить ребенка тебя слушать

Если у тебя не получается достучаться до ребенка, попробуй хитростью!

Maxim
Если у вас ребенок и собака одновременно Если у вас ребенок и собака одновременно

Каково одновременно растить малютку и держать собаку?

Cosmopolitan
Налей мне: как организовать водоснабжение частного дома Налей мне: как организовать водоснабжение частного дома

Даже за городом нужны комфорт и безопасность, и прежде всего чистая вода

Популярная механика
Как выбрать очки Как выбрать очки

Кто придумал главный летний аксессуар, какие бывают модели и как выбрать очки

Maxim
12 способов облегчить «критические дни» 12 способов облегчить «критические дни»

Эти лайфхаки помогут пережить менструацию

Cosmopolitan
Чем дорогие стиральные машины отличаются от бюджетных? Чем дорогие стиральные машины отличаются от бюджетных?

Дорогие стиральные машины: в чем их преимущество?

CHIP
Зараженные токсоплазмой детеныши гиен стали смелее Зараженные токсоплазмой детеныши гиен стали смелее

Из-за влияния паразита у них исчез страх перед львами

N+1
Открыть в приложении