Первое сердце, распечатанное на биопринтере, появится в ближайшие годы

«Меньше десятилетия понадобилось США, чтобы отправить человека на Луну», − говорит кардиолог Стюарт Уильямс (Stuart Williams). Вместе со своими коллегами он обещает за тот же срок создать технологию трехмерной печати полноценного сердца из собственных клеток пациента, которому понадобился новый орган.

Уильямс возглавляет амбициозный проект, который реализуется в Cardiovascular Innovation Institute при Университете Луисвилля. Интересно, что участвующие в нем ученые, инженеры и врачи вдохновляются ранними работами... Чарльза Линдберга. Того самого национального героя США, который совершил первый одиночный авиаперелет через Атлантику. Того самого Линдберга, пропажа сына которого стала одним из самых громких преступлений ХХ века. Менее известен тот факт, что Линдберг был еще и изобретателем, создавшим перфузионный насос, позволяющий поддерживать жизнь в сердце отдельно от организма. В свое время эта небольшая, но совершенно необходимая новинка открыла дорогу развитию кардиохирургии и в конце концов привела к возможности пересадки сердца.

Впрочем, не все разделяют энтузиазм участников проекта, и на них отнюдь не сыплется золотой дождь инвестиций. Уильямс и его команда не расстраиваются: «Когда мы станем демонстрировать всё новые успехи − тогда будет расти и финансирование, − уверены они. − Для биопечати закончился первоначальный этап, сегодня напечатанные клеточные структуры уже являются популярным объектом исследований со стороны биологов».

Уильямсу с коллегами уже удалось распечатать отдельные элементы будущего органа − крупную коронарную артерию, и мельчайшие капилляры − и показать, что они благополучно срастаются с естественными сосудами и успешно функционируют вместе с ними, обеспечивая регулируемый кровоток. Теперь дело − за целым органом.

В разработке уникального 3D-принтера участвуют как инженеры, специалисты по трехмерной печати, так и биологи, и медики. Задача стоит не из легких: предполагается, что весь сложный орган должен быть отпечатан в течение трех часов, после чего его понадобится поместить на несколько недель в питательный раствор для окончательного «созревания». Некоторые сложные детали сердца придется готовить заранее: клапаны и самые крупные сосуды будут «монтироваться» уже готовыми.

В целом же процесс будет выглядеть следующим образом. У пациента извлекается немного стволовых клеток. Они смешиваются с веществами, формирующими поддерживающий межклеточный матрикс, необходимыми сигнальными молекулами и факторами роста. Этим раствором наполняется «картридж» биопринтера, который и начинает печать. Такой подход уже успешно апробирован: уже сегодня медики, в принципе, могут распечатать небольшую, но полностью функциональную печень.

Самое сложное при этом − поддерживать клетки и орган живыми на протяжении всего процесса. Даже в случае с печенью, толщина которой составила всего 1 мм, а ширина − 4 мм, все не прошло гладко, и она прожила лишь 5 дней. Кроме того, напечатанный и «созревший» орган должен в точности подходить всеми своими сосудами и нервами к организму пациента, чтобы после пересадки быстро и беспроблемно срастись на новом месте.

Несмотря на это, Уильямс уверен в выполнимости поставленных целей. «В конце концов, сердце − один из простейших органов, подходящих для биопечати, − заверяет он. − Это просто насос с трубами, который надо подсоединить на место. Почка устроена куда более сложно, а уж мозг...» Остается надеяться, что до печати мозга дело в ближайшее время, все-таки, не дойдет.