Когда человеку пересадят первый напечатанный орган? Какой орган легче напечатать, и есть ли «непечатные»? Как биопечать связана с защитой животных, внедрением беспилотных автомобилей, модой и едой? Об этом и многом другом проекту «Здоровье Mail.Ru» рассказал соучредитель и управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани, докладчик второй международной конференции «Будущее медицины» в Санкт-Петербурге, организатором которой стала компания «Инвитро».
— Пересадка напечатанного органа человеку — вопрос какого будущего? Близкого или далекого?
— По официальной позиции сообщества, это произойдет не раньше 2030 года — и мы говорим об органе первой группы: кожа, хрящ. Но уже сейчас есть успехи в органах четвертой группы. В нашей лаборатории напечатан конструкт щитовидной железы — мы договорились называть это конструктом, потому что по форме он может не повторять природный орган, главное — чтобы выполнял функцию. Конструкт был пересажен лабораторным животным, у которых перед этим щитовидную железу нивелировали путем введения радиоактивного йода. Уровень гормона — щитовидка должна его вырабатывать — не определялся, то есть родная железа была уничтожена.
После трансплантации нашего конструкта у мышей уровень продукции гормона поднялся с нуля до 50%, что можно считать успехом: это же не заплатка — хрящевая, кожная, а восстановление функции на уровне организма.
А наши американские коллеги под руководством Рамаллы Шах напечатали конструкт яичников и пересадили их мышам взамен удаленных, после чего произошло оплодотворение и родилось здоровое потомство.
— Когда-то по телевизору шла реклама зубной пасты: далекое будущее, из ванной выходит юная блондинка, а мужчина лет тридцати рядом говорит: «Это моя бабушка. Все, что у нее осталось своего — это зубы». И ясно, что это не заслуга пластики. Что будет с протезированием органов, какие из них можно будет напечатать, вырастить, создать?
— Мы не можем знать точно, до чего дойдут технологии: они развиваются не линейно, а скачкообразно. Исследования идут параллельно во многих институтах и лабораториях, и периодически случаются прорывы. Давайте определимся с терминологией: мы занимаемся биопринтингом, то есть используем в качестве печатного материала живые клетки. Часто биопринтингом называют печать крупных суставов из титана или протезов конечностей из металла или пластика, но это неверно.
Чтобы ответить на вопрос: «Какие органы можно будет напечатать?» — надо понимать, что по сложности структуры орган органу рознь: есть четыре группы. В первой будут плоские органы — кожа, хрящевая ткань, во второй — полые трубчатые органы — сосуды, трахея, уретра, мочеточник. В этих двух группах уже проведены успешные лабораторные испытания на животных. Третья группа — полые нетрубчатые, например, мочевой пузырь или матка, а четвертая — сложные органы со сложной системой сосудистого русла: почка, печень. И именно производство этих органов поменяет жизнь человечества. Около 80% людей, нуждающихся в трансплантации органа, ждут именно почку. В одном только Китае 1,5 миллиона человек стоят в листе ожидания. В США около 400 тысяч. Каждый день в мире умирают около 20 человек, не дождавшихся трансплантации.
— А в России какие цифры?
— В России нет такого понятия, как лист ожидания. У нас проводят примерно тысячу трансплантаций в год. В Америке делают около 30 тысяч трансплантаций в год, хотя население наших стран отличается примерно в два раза, не в десять. Но и США не передовая страна в этой области. В первых рядах, как ни странно, Испания и Черногория. Это связано с лояльным законодательством и с большим количеством мотоциклистов — это основные доноры органов, как бы страшно это ни звучало. Есть мнение — небезосновательное — что распространение беспилотных автомобилей усугубит нехватку органов, потому что будет меньше ДТП.
— Какие есть основные сложности в вашей работе?
— В регенеративной медицине самый острый вопрос — где брать клетки? У взрослых людей клетки растут медленно. Поэтому мы используем разные технологии, в том числе индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — IPS, за открытие которых в 2012 году была присуждена Нобелевская премия.
Суть такова: при активации четырех определенных генов клетки кожи превращаются в эмбриональные стволовые по своему поведению клетки, происходит, по сути, перепрограммирование клеток.
Наши бельгийские коллеги активировали еще два гена, чтобы получить клетки щитовидной железы. При активации разных генов можно получать разные типы клеток: например, из клеток взрослого организма — клетки щитовидной железы в большом количестве. Второй большой вопрос — из чего делать подложки, на которые наносятся готовые клетки, чтобы потом эту конструкцию переносить в организм. Нужны прорывы во всех направлениях: в получении клеток, в создании подложек, в биопринтинге, который распределяет первые на вторых.
— А что в биопринтинге самое сложное?
— Пожалуй, проведение сосудистого русла внутри конструктов: они должны питаться, иначе будут умирать. Когда мы напечатали конструкт щитовидной железы, то использовали эмбриональные клетки, которые сами формировали сосуды. Мы не печатали сосуды, а создали условия для их роста — это большая разница.
— Государство помогает в вашей работе? Где вы находите финансирование?
— Мы являемся резидентами Сколково, получаем там поддержку, активно участвуем в международных грантах, имеем грант Российского научного фонда. Я лично больше всего горжусь даже не созданием биопринтера «Фабион» и не конструктом щитовидной железы, а тем, что удалось построить успешную коллаборацию с другими мировыми лабораториями: американскими, европейскими, китайскими. В создании нашего успешного конструкта участвовала греческая лаборатория, американская, бельгийская, два российских института.
— Вы в своей работе сталкиваетесь с препятствиями? Защитники животных? Религиозные организации?
— Пока нет, но вообще-то защитники животных должны нас, скорее, любить. С 2012 года в Европе запрещено использование животных в качестве моделей для испытаний косметологических препаратов. В мире тоже все идет к этому.
Токсикологический эффект косметики обязательно надо проверять! И это тоже сфера применения трехмерной биопечати, создающей конструкты кожи, печени и почек.
Мировые косметические корпорации постепенно будут переходить от тестирований на животных к испытаниям на конструктах: это уже делается, в США этим занимается компания, контракты с которой уже подписали 25 фармацевтических концернов.
— А можно напечатать мясо для еды?
— Возможно: так, первая котлета стоила 300 000 фунтов стерлингов. Вторая — около 100 000 долларов, сейчас — порядка 10-12 тысяч долларов. Но все-таки это неплохо — за пять лет в тридцать раз подешевела! Могут быть найдены способы еще удешевить и технологии, и производство — ждем прорыва! Там другая проблема: удается получить большое количество мышечных клеток, но не удается получить волокна и накачать их — заставить заниматься фитнесом. Кроме того, есть компании, которые хотят по этой методике производить кожу для фэшн-индустрии, чтобы не было нужно убивать животных.
— Может, и шубы норковые можно так вырастить?
— Есть попытки вырастить волосы, так что и мех тоже теоретически можно...
— На мой чисто обывательский взгляд, конструкт надежнее, чем донорский орган, который может износиться, всегда есть проблема отторжения...
— Да, если делать конструкт из собственных клеток, то проблема отторжения решается. После пересадки донорского органа человек всю жизнь должен принимать иммуносупрессанты, это снижает качество жизни.
— А можно будет в будущем страховаться? Например, имея почечную недостаточность, пойти и вырастить себе почку, пока все нормально?
— Это вопрос из области биобанкинга, он уже существует. В Японии есть государственная программа, предусматривающая, чтобы в будущем у 100% населения были банки IPS клеток, страна активно идет к этим показателям. В целом же — да, если нам удастся из существующих клеток создавать искусственные — органоиды, это будет следующий этап, от органоидов будет переход к органам.
