3D-биопечать в космосе: выращено искусственное мясо

С помощью первого в мире магнитного биопринтера, созданного российскими специалистами, в космосе получили мясо кролика, коровы и рыбы.

В октябре 2019 года на пресс-конференции в Музее космонавтики российская компания 3D-Bioprinting Solutions совместно с «Объединённой ракетной космической корпорацией» (ОРКК) Роскосмоса объявили об успешно проведённом на борту МКС эксперименте по биопечати образцов мяса в условиях микрогравитации.

Образцы мяса были напечатаны из клеток (точнее их конгломератов – сфероидов) коровы, кролика и рыбы, предоставленных израильской компанией Aleph Farms. Пока это кусочки мяса небольшого размера – всего несколько миллиметров, однако они представляют собой не бесформенный фарш, а текстурированную волокнистую ткань. Сейчас она состоит из одного вида клеток – мышечных. В будущем предполагается использовать и другие виды клеток – жировые и эпителиальные.

Для синтеза тканеинженерного мяса на борту МКС компания 3D-Bioprinting Solutions создала компактный магнитный биопринтер Organ.Aut. В его разработке  участвовали физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт высоких температур РАН, НИИ Материаловедения имени Ю.А. Малинина, Институт медико-биологических проблем РАН и др.

Главное отличие магнитного биопринтера – возможность объёмной печати, а не послойной. Как объяснил Юсеф Хесуани, управляющий партнер 3D-Bioprinting Solutions, объект формируется в магнитной ловушке сразу со всех сторон: клетки, из которых «строится» мясо, левитируют в пространстве. Он добавил, что сейчас 95%  биопринтеров  в мире применяют экструзионные технологии, в разработанном же принтере используется формативная технология. Микрогравитация в данном методе используется как триггер – в её условиях клетки быстро слипаются друг с другом. Другие космические агентства (НАСА и ЕКА), используя аддитивные технологии для биопечати, вынуждены преодолевать микрогравитацию, нередко получая эффект «Пизанской башни». (Напомним, что прошедшим летом ЕКА сообщало об успешной биопечати на борту МКС кусочков кожи и сердечной ткани). Биопечать в магнитном биопринтере избавляет от проблемы «заваливания» конструкции.

Эксперименту в космосе предшествовали опыты на разработанном магнитном биопринтере в земных условиях, в которых участвовали (и одновременно обучались) и космонавты Олег Кононенко и Олег Скрипочка, проводившие эксперимент на МКС.

Исполнительный директор АО «ОРКК» Николай Бурдейный отметил необычайно большую скорость подготовки космического биологического эксперимента – всего полтора года. По его словам, обычно сложные биологические эксперименты готовятся восемь – десять лет. Олег Кононенко отметил хорошую эргономику магнитного биопринтера и рассказал, что «лимитирующей стадией» эксперимента была доставка на борт клеточного материала. Клеточные сфероиды при транспортировке помещают в специальные кюветы, конструирование которых, по словам Ю. Хесуани, потребовало от разработчиков довольно много усилий: кюветы должны быть абсолютно герметичны и стерильны, содержать несколько слоёв защиты, для чего используются разные материалы – металлы и пластики.

Юсеф Хесуани рассказал, что на новом биопринтере в космическом эксперименте  не только синтезировали тканеинженерное мясо, но и выращивали биоплёнки бактерий. Исследователи планируют испытывать такие бактериальные плёнки на развитие у них в процессе роста устойчивости к антибиотикам.

В ближайших планах разработчиков – создание магнитно-акустического биопринтера, который даст возможность получать более сложные тканеинженерные конструкции. Разработкой такого принтера занимаются специалисты физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Эксперимент на новом аппарате запланирован уже на 2020 год.