3D-принтер заменит доноров органов

Это не фантастика, а вполне себе ближайшая реальность: в медицинских центрах Иркутской области будут стоять 3D-принтеры. И хирурги в случаях клинической необходимости будут распечатывать на них человеческие органы и трансплантировать их нуждающимся жителям региона. Первый значительный шаг наука в этом направлении недавно сделала. В апреле израильские ученые смогли напечатать на 3D-принтере крошечное сердце из живых тканей. Тем временем ученые из Германии разработали методику, которая поможет сделать органы прозрачными. Это нужно для того, чтобы лазер смог отсканировать строение органа с точностью до мельчайшего сосуда, создать 3D-модель, а затем напечатать ее на принтере.

Кажется, что 3D-принтер придумали те, кто в детстве мечтал о волшебной палочке: с его помощью сегодня можно сделать протез и построить дом, приготовить стейк, напечатать собственную мини-копию или фигурку горгульи из пепла Нотр-Дама, как это сделала нидерландская компания (таким образом предлагается восстановить утраченные элементы собора). «На 3D-принтере можно напечатать все или есть предел совершенству?» — задаются вопросом «Известия».

Дела сердечные

То самое сердце, которое напечатали израильские ученые, размером с клубнику, подойдет разве что кролику. Специалисты кафедры молекулярно-клеточной биологии Университета Тель-Авива преобразовали жировые клетки одного из пациентов в стволовые клетки сердечно-сосудистой мышцы, добавили соединительную ткань и загрузили своеобразные чернила в принтер. Через три часа сердце было готово.

«Это исследование открывает путь медицине будущего, когда пациентам больше не придется ждать органы для пересадки или принимать лекарства, предотвращающие их отторжение. Вместо этого прямо в больницах будут напечатаны необходимые органы, полностью персонализированные под каждого пациента», — сообщила пресс-служба Университета Тель-Авива.

С трансплантологией во всем мире действительно непросто. В России, по словам министра здравоохранения Вероники Скворцовой, за последние три года количество операций по трансплантологии увеличилось в 1,5 раза. В 2018 году было пересажено 1,4 тыс. почек, сделано 500 пересадок печени и 290 — сердца. При этом в очереди на трансплантацию только почки могут стоять около 20 тыс. человек. Поэтому возможность напечатать новый орган, а тем более такой сложный, как сердце, действительно решит серьезную проблему нехватки доноров.

Надеемся, что исполнительный директор ведущей компании по 3D-биопринтингу в России Юсеф Хесуани окажется прав, озвучивая прогноз Международного общества биофабрикации в интервью РИА «Новости»: первые пригодные для пересадки человеку органы будут напечатаны к 2030 году (вероятно, это будут кожа и хрящ). Проверим, осталось недолго. В конце концов, еще три года назад российские ученые успешно пересадили напечатанную щитовидную железу мыши.

А пока эксперты не спешат назвать опыт израильских ученых прорывным.

— Это ранний этап, первые шаги. Условно говоря, это как в обычной печати: сначала освоили черно-белую печать, а настоящее сердце — это уже цветная, — говорит медицинский директор компании по разработке и производству медицинских изделий для интервенционной кардиологии «Ангиолайн» Олег Волков. — Открытый вопрос: как, если ты уже напечатал, например, печень или почку, свести сосуды? У нормального органа есть своя сосудистая сеть, а 3D-принтер до определенного момента не позволял интегрировать эти сосуды при печати. Сейчас тестируют технологии, которые это делают.

С трансплантологией везде сложно. Можно подобрать донора, совместимого по всем показателям, а все равно будет отторжение органа. Поэтому печать решает главный вопрос биологической совместимости. Неважно, что это будет — маленький зубик или большая печень, сердце. Сейчас даже популярные в стоматологии металлические импланты могут 100% не прижиться.

Сердечный клапан появится быстрее

По словам Олега Волкова, что точно случится быстрее печати функционального человеческого сердца, так это печать отдельных структур. Например, сердечного клапана.

— Сейчас, по сути, клапаны пересаживают двух типов: механический и биологический, — объясняет Олег Волков. — Для биологического клапана берут либо ткани свиньи, либо ткани коров — например, бычий перикард (наружная оболочка сердца и околосердечных сосудов или околосердечная сумка). И есть нюансы. Во-первых, особенности физиологии этих животных. Во-вторых, та же свинья не везде приветствуется как источник биоматериала по религиозным соображениям. Но главная беда биологических клапанов в том, что, в отличие от механических, они лучше работают в организме, но подвержены разного рода трансформациям: могут обызвествляться (откладывать соли кальция), а створки — уплотняться. В конце концов, клапан перестает работать и требует замены. Печать клапана из собственных клеток человека, которые будут не просто совместимыми, а «родными», действительно поможет.

Объективно об аддитивных

3D-печать, или 3D-принтинг, называют аддитивными технологиями (от англ. add — «прибавлять», «соединять») из-за способа печати: путем наложения, то есть прибавления слоя за слоем, на свет появляется смоделированный объект.

— Помните, как в фильме «Москва слезам не верит» фанат от телевидения говорил? Скоро не будет ни театра, ни кино, будет только телевидение. Я тоже в шутку повторяю, что скоро не будет ни литья, ни штамповки, ни прессовки, будет один сплошной 3D-принтинг, — говорит «Известиям» научный руководитель инжинирингового центра прототипирования высокой сложности «Кинетика» НИТУ «МИСиС» Александр Громов. — Современные 3D-принтеры пока несовершенны, они похожи на самые первые принтеры для бумаги со стучащими каретками. Но когда эти принтеры дойдут до такого уровня, как сейчас принтеры для печати бумаги, тогда они действительно смогут напечатать все.

И дает на «разгон» технологии лет десять. Пока масштабное применение 3D-печати в ведущих отечественных отраслях дороже традиционных технологий. Например, принтер по печати металлом стоит около $100 тыс., хотя китайский аналог уже в два раза дешевле, а некоторые принтеры для печати пластиковых деталей стоят уже несколько тысяч рублей.

— У многих в Европе в гаражах стоят эти пластиковые принтеры. Зачем ехать за деталью, если можно ее напечатать! Те, кто более-менее с 3D-моделью разбирается, смогут это сделать, а когда-нибудь это будет так же просто, как работать с файлами Word, — говорит Александр Громов. — У каждой технологии есть период внедрения. Лазеры появились в конце 50-х годов прошлого столетия, а распространились повсеместно только сейчас. Почти 70 лет прошло. Аддитивные технологии появились примерно в 1990-х годах, так что нужно еще лет 10, 20, 30… Сейчас, конечно, все быстрее, жизнь и наука ускоряются, так что в ближайшие десять лет 3D-принтеры будут распространены повсеместно. Особенно интересно посмотреть, как это будет работать в космосе, на Луне. Привез с собой принтер, напечатал из лунного грунта все — от ложки до дома и корабля, на котором полетит обратно. Удобно!

И возможно, уже через пару десятков лет на вопрос «Какую одну вещь вы бы взяли с собой на необитаемый остров?» каждый ответит: «3D-принтер». А пока дела в России обстоят неплохо, но мы еще не в лидерах. Хотя отечественный 3D-биопринтер тестируют на МКС, а в двигателе ПД-14 для гражданского лайнера МС-21 стоит напечатанная деталь. Готовимся запустить в космос ракету, в двигателе которой будет стоять напечатанная на принтере форсунка…