Биоинженерам из Калифорнийского университета в Сан-Диего удалось подойти к решению очень важной проблемы в регенеративной медицине – они смогли напечатать на 3D биопринтере сеть кровеносных сосудов.
Это большое достижение, поскольку без кровоснабжения ни один орган работать не может. И, если выращивать некоторые органоиды и ткани из стволовых клеток ученые уже научились (это и кишечник, и желудок, печень, сердце, легкое, сетчатка и роговица глаза, даже крошечный мозг), то вот вопрос, как снабдить эти органы кровеносными сосудами, остается открытым. А вместе с тем это очень важно, ведь регенеративная медицина нацелена на то, чтобы в будущем выращенные из стволовых клеток или напечатанные на биопринтере органы можно было бы пересаживать человеку.
В своем нынешнем исследовании американские биоинженеры решили взяться за выращивание сосудов с помощью технологии 3D биопечати. Биопечать – направление, которое сейчас активно развивается по всему миру. Существует несколько крупных корпораций, которые занимаются разработкой биопринтеров и технологий печати. Уже хорошо научились печатать хрящевые и костные ткани, которые успешно применяются в клинической практике, пока, конечно, не очень широко.
Как объясняет руководитель нынешнего исследования профессор Шаочэнь Чэнь (Shaochen Chen), в качестве материала для печати они использовали два вида материала: жидкие полимеры – для печати каркаса сосудов и живые клетки (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, iPSC), которые формировали внутренний выстилающий сосуды слой – эндотелий. Использование iPSC здесь оправдано по многим причинам, объясняют авторы. Прежде всего, поскольку эти клетки получают из клеток кожи самих пациентов, при дальнейшей трансплантации не должно возникать никаких проблем с отторжением и иммунной реакцией.
После того, как ученые подготовили материал для печати, с помощью компьютерной программы они создали модель того, что собирались печатать. А затем биопринтер слой за слоем начал печатать сосуды, распределяя полимеры и живые клетки нужным образом.
Рис.1. Модель сети кровеносных сосудов, которая была заложена в 3D биопринтер.
Удивительно, что печать шла очень быстро – весь процесс занял не больше нескольких секунд.
Рис. 2. 3D биопринтер, созданный группой профессора Чэня.
Чтобы протестировать, как напечатанные сосуды будут работать, их имплантировали мышам. Через две недели ученые смогли наблюдать, как сосуды прижились и стали объединяться с сетью кровеносных сосудов самих животных.
Это хороший результат, говорят авторы. Правда, они признаются, что еще одна важная задача остается нерешенной – имплантированные сосуды не могут выполнять свои основные функции – транспорт и выведение питательных веществ.
Конечная цель наших исследований и мечта, говорит профессор Чэнь, – это внедрение метода печати сосудов в клиническую практику, но это все же дело далекого будущего. Пока же реально говорить о начале клинических испытаний, но и это может произойти лишь через несколько лет.
О результатах своей работы авторы сообщают в свежем выпуске журнала Biomaterials.
