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

20 правил поведения на российских курортах 20 правил поведения на российских курортах

Как подготовиться к сюрпризам на российских курортах

GQ
«Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции» «Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции»

Баня занимает особый статус в русской культуре

N+1
Сам себе режиссер Сам себе режиссер

История самого кинематографичного во Франции побега из тюрьмы

GQ
Вне закона: 6 организмов, которые не должны существовать Вне закона: 6 организмов, которые не должны существовать

Эти организмы нарушают законы физики и биологии

Вокруг света
Последний сезон Последний сезон

Андрей Подшибякин — о том, почему кино превратилось в бесконечный сиквел

GQ
«Реальности не существует»: режиссер Евгений Митта снял одиссею Павла Пепперштейна «Реальности не существует»: режиссер Евгений Митта снял одиссею Павла Пепперштейна

Евгений Митта и Павел Пепперштейн — о доке «Пепперштейн, сюрреалити-шоу»

Forbes
В сетях В сетях

Режиссер Егор Исаев рассказывает о жертвах бытового преследования

GQ
7 типичных ошибок в фильмах про войну 7 типичных ошибок в фильмах про войну

Ляпы в военных фильмах: из 6-зарядного пистолета можно выстрелить 138 раз

Maxim
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Первые вакцины: восторг и сопротивление Первые вакцины: восторг и сопротивление

История антипрививочного движения

Дилетант
Понять китайца Понять китайца

Мир тут с изумлением обнаружил, что Китай богат, тоталитарен и своенравен

Maxim
«Корень жизни»: где найти цветок-панацею «Корень жизни»: где найти цветок-панацею

В древности люди верили, что женьшень может даже воскресить мертвого

Вокруг света
Кому это понравится? Кому это понравится?

Андрей Подшибякин о музыкальных вкусах разных поколений

GQ
Сказочный мир детства Сказочный мир детства

Психолог Надежда Чупак — о воспитании детей и правиле «двух Л»

OK!
Блэкаут, безумные Дни благодарения и Блэкаут, безумные Дни благодарения и

Топ лучших эпизодов сериала "Друзья", которые никогда не надоест пересматривать

Esquire
«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
Когда научная фантастика предсказала будущее, а когда ей этого не удалось Когда научная фантастика предсказала будущее, а когда ей этого не удалось

Множество идей из фантастических романов так и остались на их страницах

Популярная механика
Олег и Марина Газмановы: Олег и Марина Газмановы:

Олег и Марина Газмановы понимают друг друга с полуслова

Караван историй
Первый заряд: 5 фактов об Audi e-tron Первый заряд: 5 фактов об Audi e-tron

Как Audi e-tron стал главным электрическим кроссовером в России

РБК
Очаровательные сорванцы! Забавные кадры Елизаветы II c королевскими детьми Очаровательные сорванцы! Забавные кадры Елизаветы II c королевскими детьми

Елизавета II обожает находиться в компании внуков и правнуков

Cosmopolitan
Самые красивые венчальные платья звездных россиянок: Макеевой, Костенко и других Самые красивые венчальные платья звездных россиянок: Макеевой, Костенко и других

Валерия и другие красотки в свой особенный день выглядели неотразимо

Cosmopolitan
Выпускные экзамены: 5 правил выживания для... родителей Выпускные экзамены: 5 правил выживания для... родителей

Психолог: как родителям не сойти с ума от волнения во время выпускных экзаменов

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
Как наладить обмен веществ Как наладить обмен веществ

Улучшить метаболизм сложно, но можно

Cosmopolitan
Вред или польза: вся правда об энергетических напитках Вред или польза: вся правда об энергетических напитках

Со всех сторон мы слышим о вреде энергетиков: как обстоят дела на самом деле?

Cosmopolitan
Как отстирать жирное пятно: 5 лайфхаков для спасения любимой одежды Как отстирать жирное пятно: 5 лайфхаков для спасения любимой одежды

Самые действенные средства в борьбе с жиром на одежде и пошаговая инструкция

Playboy
4 правила и 3 продукта для чистой кожи 4 правила и 3 продукта для чистой кожи

Диетолог о секретах чистой кожи

Cosmopolitan
5 правил регулярного ухода за ногтями 5 правил регулярного ухода за ногтями

Какой именно систематический уход нужен для «красы ногтей»

Cosmopolitan
Актер Стеллан Скарсгард — о фильме Актер Стеллан Скарсгард — о фильме

Стеллан Скарсгард — о том, каково сыграть более ста персонажей

Esquire
Упущенные возможности: почему отсутствие инвестиционного риска стало новым главным риском Упущенные возможности: почему отсутствие инвестиционного риска стало новым главным риском

В финансовом мире происходит тотальная смена парадигмы рисков

Forbes
Открыть в приложении