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

Урбанистика Урбанистика

По мере роста городов, мегаполисы будущего представлялись пугающим местом

Esquire
Если нельзя, но очень хочется Если нельзя, но очень хочется

Как власти относились к Андрею Сахарову

Дилетант
15 мыслей Кристиана Лубутена 15 мыслей Кристиана Лубутена

Кристиан Лабутен — о подошвах, деньгах и протестах BLM

GQ
«В чем сила, брат?»: за что мы всегда будем любить Данилу Багрова «В чем сила, брат?»: за что мы всегда будем любить Данилу Багрова

Почему фильмы «Брат» и «Брат-2» не теряют своей актуальности и сегодня?

Psychologies
Политические заключенные Политические заключенные

Большая политика — это игра с большими ставками: на кону деньги, карьера, жизнь

GQ
Что выращивают Белла Хадид и Милли Бобби Браун и почему это полезно Что выращивают Белла Хадид и Милли Бобби Браун и почему это полезно

Рассказываем, что выращивают звезды в саду, и почему стоит к ним присоединиться

РБК
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

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

GQ
Хорошая девочка Хорошая девочка

Анну Котову-Дерябину привыкли видеть в образах взбалмошных блондинок

OK!
«Будущее приблизится максимально быстро» «Будущее приблизится максимально быстро»

Что такое цифровая трансформация и куда она в итоге нас приведет

РБК
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
Баллада Баллада

История любви афериста и грабительницы

Esquire
До мурашек: лучшие экранизации «короля ужасов» Стивена Кинга До мурашек: лучшие экранизации «короля ужасов» Стивена Кинга

Стивен Кинг как никто умеет создавать напряжение и атмосферу страха

Cosmopolitan
Литовская кольцевая Литовская кольцевая

Писатель Евгений Бабушкин делится своими наблюдениями за человечеством

Esquire
Как Шайа Лабаф легализовал стиль бездомного Как Шайа Лабаф легализовал стиль бездомного

Почему Шайа Лабаф стал если не великим актером, то королем непринужденного стиля

РБК
Артисты фестиваля Esquire Weekend: «Cream Soda» — о собственном лейбле, предстоящем туре с двумя альбомами и желании поработать с Шуфутинским Артисты фестиваля Esquire Weekend: «Cream Soda» — о собственном лейбле, предстоящем туре с двумя альбомами и желании поработать с Шуфутинским

Группа-праздник Cream Soda — предводители российской танцевальной сцены

Esquire
На пороге голодной катастрофы, или Стонет и тяжко страдает русский забитый народ На пороге голодной катастрофы, или Стонет и тяжко страдает русский забитый народ

Борьба советской власти против собственного крестьянина

Наука
Балерина Анна Павлова: она любила лишь раз и не бежала от ранней смерти Балерина Анна Павлова: она любила лишь раз и не бежала от ранней смерти

История балерины Анны Павловой

VOICE
Бегите к Торлониа Бегите к Торлониа

Выставка «Мраморы Торлониа. Собирая шедевры» сенсационна даже по меркам Рима

Weekend
Волоски повысили износостойкость пчелиных брюшек Волоски повысили износостойкость пчелиных брюшек

С их помощью пчелы экономят 40 процентов энергии трения между сегментами брюшка

N+1
Елена Лашкова Елена Лашкова

Елена Лашкова — королева петербургской стройки

Собака.ru
«Психанул и уволился»: станем ли мы от этого счастливее? «Психанул и уволился»: станем ли мы от этого счастливее?

«Бросить все и уйти в никуда» — стоит ли поддаваться такому импульсу?

Psychologies
Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море

Климатологи: строительство новых ветряков может повлиять на мощность старых

N+1
#Glam_promusic: Даня Милохин #Glam_promusic: Даня Милохин

Мы говорим — «тикток», подразумеваем — Даня Милохин

Glamour
8 (по)потрясных латиноамериканских песен 8 (по)потрясных латиноамериканских песен

Эти песни были посланы свыше, чтобы ты смог скоротать начало лета под них

Maxim
«В театре могут обидеть по-настоящему»: как пианист Борис Березовский покоряет сцену в новом аплуа «В театре могут обидеть по-настоящему»: как пианист Борис Березовский покоряет сцену в новом аплуа

Зачем пианисту, известному на весь мир, добиваться успеха в театре

Forbes
Триумф или ошибка: как поиски воды на Марсе привели к неожиданному открытию Триумф или ошибка: как поиски воды на Марсе привели к неожиданному открытию

Ученые сомневаются, что на Марсе действительно существуют озера

Forbes
Тренировки ЭМС: как обрести рельеф, не тратя время на фитнес Тренировки ЭМС: как обрести рельеф, не тратя время на фитнес

Тренировки по технологии ЭМС (электромиостимуляции) – что это такое?

Cosmopolitan
Годы не помеха! Кто навязывает возрастные ограничения в стиле и как с этим жить Годы не помеха! Кто навязывает возрастные ограничения в стиле и как с этим жить

Кто внушает нам, что после определенного возраста нужно начинать одеваться иначе

Cosmopolitan
Он ни в чем не виноват: как понять, что у твоего мужчины депрессия Он ни в чем не виноват: как понять, что у твоего мужчины депрессия

Если ты замечаешь, что отношения изменились в худшую сторону, причем по его вине

Cosmopolitan
Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили

Коловратки способны переживать долгие периоды заморозки

N+1
Открыть в приложении