Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

3d-биопринтинг органов – доноры больше не нужны?

Начало: 18.04.2013 | Окончание: 05.05.2013 00:10:00


Миронов Владимир Александрович


В мире ежегодно погибает 25% пациентов, нуждающихся в пересадке органа, и не дождавшихся её. Донорских органов катастрофически не хватает. Регенеративная медицина – альтернатива донорским органам. К ней относят такие технологии, как генная и клеточная терапия и инжиниринг тканей.

3d-биопринтинг – еще одно направление регенеративной медицины, бурно развивающееся в мире. Его идея – собирать ткани и органы из конгломератов клеток, как конструктор. Такую сборку можно осуществлять на специально созданных биопринтерах, картриджи которых заправляют сфероидами – конгломератами клеток, которые «капают» на своеобразную биобумагу.

Владимир Александрович Миронов – профессор Университета Вирджинии (Virginia Commonwealth University, США), научный руководитель компании «3D Bioprinting Solutions» (Россия), пионер и изобретатель технологии печати органов и биофабрикации.

Владимир Александрович – выпускник лечебного факультета Ивановского государственного медицинского университета. Ученую степень кандидата медицинских наук получил во 2-м МОЛГМИ (в настоящее время РНИМУ им. Н.И. Пирогова). В 2005 году Владимир Миронов возглавил созданный им Advanced Tissue Biofabrication Centre, MUSC (Центр биофабрикации тканей в Медицинском университете Южной Каролины, США). Кроме того, он – соучредитель двух start-up предприятий в США: Cardiovascular Tissue Technology Inc, и Cuspis LLC, которое занято коммерциализацией биопринтеров оригинальной конструкции. Разработанная им технология в области печати органов лицензирована компанией Organovo (Inc. San Diego, CA, USA).

Владимир Александрович – соавтор таких патентов, как «Изготовление сосудистых протезов из нановолокон», «Аппарат для производства тканевых сфероидов» и «Гидрогель для получения объемных тканевых конструктов».

В.А. Миронову принадлежит первая публикация о биопечати органов.

Просмотров: 22417 | Комментариев: 0


Вопросы и ответы:


Вопрос:

Марина
В настоящее время существуют достаточно много различных научных групп, направленных на биоинженерное восстановление органов и тканей, но каждая из таких групп утверждает, что именно ее методика является наиболее эффективной. Уважаемый Владимир Александрович, какие бы критерии оценки эффективности того или иного метода Вы могли бы предложить?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Я считаю, что эффективность метода определяется тремя критериями. Первый – орган должен работать. То есть, по крайней мере, должны это доказать испытания на животных.

Второй – цена. Этот критерий становится всё более и более важным.

И третий критерий – безопасность. С биологической точки зрения мощный конкурент нашего метода – технология пересадки органов, выращенных из собственных стволовых клеток человека на «обесклеченном» донорском каркасе, который постепенно биодеградирует в организме человека. После пионерских работ в этой области профессора Паоло Маккиарини, вышло четыре мощных статьи, в которых описаны выполненные по этой методике пересадки сердца, легкого, печени и почки. Но для этой технологии тоже нужны доноры – это самый главный недостаток метода. Предложение же заменить человеческие стволовые клетки на клетки свиней вызывает такие возражения, как опасность иммунного отторжения и вирусных инфекций.



Вопрос:

Сергей
Приведёт ли развитие регенеративной медицины к прекращению нелегальной торговли органами в массовых масштабах? И как вы думаете, будут ли финансировать подобные исследования страны, незаинтересованные в прекращении такой торговли? Например, в Китае от принципа – органы казнённого преступника принадлежат государству перешли к принципу – органы погибшего в тюрьме «врага народа» также принадлежат им. А это почти неограниченный источник дохода.

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Нет стран, заинтересованных в нелегальной торговле органами. По крайней мере, на официальном уровне. В любом случае, если нет рынка, нет и торговли. Поэтому технология биопринтинга должна рано или поздно привести к прекращению торговли органами, поскольку спрос на них просто исчезнет. Отмечу, что со временем, биопринтеры будут только дешеветь.


Вопрос:

Пчелинова Наталия, студентка магистратуры ФИТБ РАНХиГС
Добрый день, Владимир Александрович! Я пишу диссертацию на тему "Разработка "Акселератора Инноваций" в России на примере технологии биопринтинг". Поясню, "Акселератор Инноваций" - это европейский проект, направленный на модернизацию системы академической публикации и поддержку научной координации. Хотелось бы узнать Ваше мнение по этому вопросу. Как Вы оцениваете возможность создания такого Акселератора в России по технологии биопринтинг?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Наталия, я думаю, что это важный проект и отличная идея.


Вопрос:

Аркадий Голод.
Владимир Александрович, уверен, вы не отрицаете справедливости поговорки: "Гладко было на бумаге, да забыли про овраги. А по ним ходить". Какие, на Ваш взгляд, овраги встретятся на пути биопринтинга? Не окажутся ли они настолько непроходимыми, что развитие метода на них остановится? В истории медицины такие примеры есть.

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемый Аркадий, трудности, препятствия и альтернативные подходы есть в любой деятельности, однако так называемых непреодолимых технологических барьеров в биопринтинге я пока не вижу. Все упирается скорее в отсутствие адекватного уровня финансирования и создания мультидисциплинарной команды биоинженеров. С моей точки зрения, у биопринтинга большое будущее. Рано или поздно человеческие органы научатся печатать - это логика развития науки и технологий. Можно ли делать человеческие органы другими методами? Да, теоретически можно. Но обычно выигрывает технология, которую можно легко автоматизировать и роботизировать. А это как раз наиболее важные характеристики технологии биопечати.


Вопрос:

Николай
Идея воспроизвести живой, работоспособный орган полностью мне кажется абсолютно фантастической. С какими органами начинали работать? Как консервируется орган в процессе создания?Как предполагается решать проблему кровоснабжения и иннервации? Какой предположительно "срок годности" у полученного таким способом органа?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемый Николай, Создание трехмерных человеческих тканей и органов - это уже не фантастика, а реальность. Уже напечатаны кожа, хрящ и сегменты сосудов. Развитие технологии биопечати более сложных органов во многом зависит от эффективного решения проблемы их васкуляризации (формирования в них сосудистой сетки). Над этой проблемой мы сейчас и работаем.

Напечатанные органы не консервируются. Их жизнеспособность поддерживается в специальном растворе в перфузионном биореакторе.

Проблему кровоснабжения и иннервации предполагаем решить путем использования тканевых сфероидов, в которых предварительно сформирована сосудистая сеть, так что орган будет печататься с уже встроенной внутренней сосудистой системой.

Иннервация, конечно, желательна, но не обязательна, по крайней мере на первых этапах. Более того, теоретически возможна и постимплантационная реинервация.

Что касается срока годности органа, то если говорить о периоде до пересадки его человеку, то, по крайней мере, несколько дней. Если речь идет о жизнеспособности имплантированного в организм органа, то до конца жизни.


Вопрос:

Татьяна
Скажите пожалуйста, а проводились ли эксперименты по имплантации каких-то органов или тканей, полученных способом биопринтинга? Какой экспериментальный материал уже имеется на сегодняшний день?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Татьяна, насколько мне известно, человеку напечатанные органы пока не имплантировали. Экспериментально уже напечатаны и пересажены животным кожа и хрящ. В Органово (США) уже напечатали функциональные и васкулиризированные трехмерные микрофрагменты ткани печени из трех типов клеток.


Вопрос:

Ольга
Владимир, напишите пожалуйста ведутся ли разработки в области стоматологии? Кто работает? Какие результаты и достижения исследований? Работаете ли вы над регенерацией или воссозданием или же над печатью зуба целиком? Ваше мнение касательно работ в этом направлении?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Ольга, В стоматологии в основном пока работают над трехмерной печатью бесклеточных имплантов челюсти и зубов. Над тканево-инженерными зубами работают в Японии, США и Бразилии. Есть, конечно, определенный прогресс, особенно в Японии, но до клинических испытаний пока далеко. Работ по биопечати живых зубов или челюстей я пока не видел. Сам я в этом направлении не работаю, хотя биопечать трехмерной костной ткани с использованием предварительно васкуляризированных тканевых сфероидов с индуцированной дифференцировкой в костную ткань (остеосфер) очень перспективно и вполне реальна.


Вопрос:

Геннадий Александрович
Недавно стало известно, что клетки в тканях упаковываются не хаотически, а в виде различных регулярных сетей, при этом только часть таких сетей входит в репертуар нормального развития, а остальные реализуются в патологии, в том числе при злокачественном росте. Как при печати органов Вы намерены гарантировать онкологическую безопасность, т.е. осуществлять контроль состава и взаиморасположения клеток, выбор нужных и исключение нежелательных вариантов клеточной упаковки?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемый Геннадий Александрович! Я не имею прямых данных, подтверждающих, что упаковка клеток каким-то образом влияет на канцерогенность или определяет ее. Скорее, мы имеем дело с обратной зависимостью: именно начальные свойства клеток определяют их потенциальную канцерогенность и способ упаковки. На уровне тканевых сфероидов упаковка клеток реализуется за счет способности тканей к самосборке и клеточной самосортировки (в соответствии с гипотезой дифференциальной адгезии Малькольма-Штайнберга). На уровне надтканевых и органных структур упаковку осуществляет робот (биопринтер) на основе специально разработанной компьютерной программы. Гарантия онкобезопасности определяется правильным подбором и тестированием клеток на их онкогенность. Контроль состава и взаиморасположения клеток в напечатанной трехмерной тканевой или надтканевой структурах будет сначала осуществляться на фиксированных тканях различными морфологическими методами исследования, а затем преимущественно неинвазивными методами, чтобы не разрушать напечатанные живые структуры.


Вопрос:

Елена
Владимир Александрович, скажите какие новаторские продукты уже изобретены для омоложения? И над какими продуктами будущего для косметологии и пластической хирургии еще работают?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемая Елена, я не эксперт в омоложении и косметологии. Теоретически напечатанные органы будут продлевать жизнь пациентов и, если хотите, «омолаживать» их, но только на уровне ткани или органа, а не организма в целом. Совместно с бразильскими учёными и инженерами мы работаем над созданием прототипа роботизированного метода биофабрикации зачатков волос с последующей биопечатью волос прямо на голове человека.


Вопрос:

Павел
Скажите, пожалуйста, когда 3D принтеры подешевеют настолько, что любая больница их сможет закупить и использовать широко ваши методы в повседневной работе?

Ответ:

Миронов Владимир Александрович
Уважаемый Павел, точный неспекулятивный ответ на Ваш логичный вопрос дать, конечно, затруднительно. Во-первых, это будет зависеть от уровня финансирования, конкурентоспособности и размера потенциального рынка. Во-вторых, история тканевой инженерии указывает, что путь от идеи (статьи или патента) до продукта занимает 15-20 лет и более. Наконец, это уже твердо установленный и много раз подтвержденный факт, что цена на любой продукт высоких технологий со временем неизбежно падает, и иногда – в тысячи раз.

Однако разработчики должны компенсировать свои затраты на исследования и прохождение через управленческие органы и соответствующие государственные Агентства. Так что изначально высокие цены биомедицинские трехмерные принтеры объяснимы. Персональные настольные трехмерные принтеры уже можно приобрести за 1-2 тысячи долларов США. Общество может снизить цены на биопринтеры либо за счет государственных субсидий на их разработку или покупку, либо за счет снижения издержек на получение официального разрешения на применение и использование в клинической практике.





Перейти к обсуждению на форуме >>