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

Когда машины научатся слушать музыку Когда машины научатся слушать музыку

История о том, как симфонический оркестр уместился в ноутбуке

GQ
5 фильмов-«кондиционеров» для всех, кто устал от жары 5 фильмов-«кондиционеров» для всех, кто устал от жары

Фильмы, главные герои которых — снег и мороз

РБК
Сознание — сила Сознание — сила

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

GQ
Защита детей и помощь американским индейцам: на что Маккензи Скотт пожертвовала $2,7 млрд Защита детей и помощь американским индейцам: на что Маккензи Скотт пожертвовала $2,7 млрд

Кого поддерживает одна из богатейших женщин мира?

Forbes
15 мыслей Юрия Стоянова 15 мыслей Юрия Стоянова

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

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

Дорогие стиральные машины: в чем их преимущество?

CHIP
Политические заключенные Политические заключенные

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

GQ
Мемуары, недвижимость и пенсия: на чем зарабатывает Камала Харрис Мемуары, недвижимость и пенсия: на чем зарабатывает Камала Харрис

Что еще, кроме работы в правительстве, приносит Камале Харрис доход?

Forbes
15 мыслей Алексея Мишина 15 мыслей Алексея Мишина

Профессор фигурного катания рассказал о новом ледниковом периоде

GQ
«Я не хочу ничего решать» — губительная позиция, считает Михаил Лабковский «Я не хочу ничего решать» — губительная позиция, считает Михаил Лабковский

«Я не хочу ничего решать» — позиция истеричных и инфантильных людей

Cosmopolitan
Город-сказка, город-мечта Город-сказка, город-мечта

Как поменяются правила жизни в мегаполисах будущего?

GQ
Куда можно сдать старую одежду, которая тебе не нужна Куда можно сдать старую одежду, которая тебе не нужна

Минимализм и расхламление – настоящие тренды

Cosmopolitan
Зверь с тонкой кожей Зверь с тонкой кожей

За свою карьеру Жан-Поль Бельмондо снялся в более чем 90 фильмах

Playboy
Последний ледниковый период уничтожил популяцию людей в Северо-Восточной Азии Последний ледниковый период уничтожил популяцию людей в Северо-Восточной Азии

Ученые: популяция людей в Приамурье исчезла во время последнего оледенения

N+1
Больше энергии, чем целые страны: действительно ли добыча биткоина вредит экологии Больше энергии, чем целые страны: действительно ли добыча биткоина вредит экологии

Критики биткоина утверждают, что его производство наносит огромный вред природе

Forbes
Королева пляжа Королева пляжа

Чтобы идеально выглядеть летом в купальнике, нужно соблюдать два важных условия

Лиза
Тиран и зануда: 5 знаков зодиака, отношения с которыми - настоящий кошмар Тиран и зануда: 5 знаков зодиака, отношения с которыми - настоящий кошмар

Среди знаков зодиака встречаются персонажи, отличающиеся сложным характером

Cosmopolitan
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
Следы жизнедеятельности на месте южноафриканских поселений изучили по химическим маркерам Следы жизнедеятельности на месте южноафриканских поселений изучили по химическим маркерам

Ученые изучили место поселения железного века Соке в Ботсване

N+1
Дефицит пресной воды и плодородной земли вызвал всплеск насилия среди древних жителей Атакамы Дефицит пресной воды и плодородной земли вызвал всплеск насилия среди древних жителей Атакамы

Каждого десятого первого земледельца убили в возрасте 25—30 лет

N+1
«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
7 вещей, которые мы бы хотели изменить в девушках 7 вещей, которые мы бы хотели изменить в девушках

В девушках все же есть черты, которые мы не против усовершенствовать

Maxim
Иван Бунин: хроника непризнанного подвига Иван Бунин: хроника непризнанного подвига

Кого укрывал Иван Бунин во время нацистской оккупации Франции

СНОБ
Разрыв шаблонов Разрыв шаблонов

Арт – это не только самовыражение. Порой это еще и психотерапия

Playboy
От сока в багажнике до рояля в салоне: история создателей шоу-тюнинга West Coast Customs, героев «Тачки на прокачку» От сока в багажнике до рояля в салоне: история создателей шоу-тюнинга West Coast Customs, героев «Тачки на прокачку»

Эта автомастерская с Xzibit стала одной из самых популярных на ТВ в 2000-х

VC.RU
Дамские романы: как две сестры создали компанию стоимостью $225 млн, придумывая мобильные игры «для девочек» Дамские романы: как две сестры создали компанию стоимостью $225 млн, придумывая мобильные игры «для девочек»

Как ставка на женскую аудиторию помогла сестрам Накадзима заработать $141,5 млн

Forbes
Яицкие «лихие люди» Яицкие «лихие люди»

Империя вытравливала из народной памяти любые упоминания о казачьих бунтах

Дилетант
Чем пахнут ремесла: крафтовый — что это значит Чем пахнут ремесла: крафтовый — что это значит

Какое крафтовое пиво бывает, почему его любят и почему ненавидят

Playboy
Наш ковер — цветочная поляна: что такое «Невидимый театр» и где его искать Наш ковер — цветочная поляна: что такое «Невидимый театр» и где его искать

Как устроен «Невидимый театр» и почему квартирники не могут обойтись без коньяка

РБК
Вам стоит простить себя за то, что вы… Вам стоит простить себя за то, что вы…

Больше не ругать себя за эти мысли и действия

Psychologies
Открыть в приложении