11 Февраля 2024
МОСКВА, 11 февраля —, слава Стрекопытов. звездно-полосатым биологам удалось пропечатать на биопринтере первый в мире идеал искусственной нервной ткани, которая растет и передает сигналы так же, как человеческий мозг. У крупных ученых, стоявших у истоков биопринтинга, есть не менее значимые приобретения.В финальные годы бурными тактами развиваются новые ультрамикрометоды регенеративной медицины — клеточная трансплантация, терапия стволовыми клетками, 3D-биопринтинг. Последний отличается от медицинской трехмерной печати, создающей образцы, модели учрежденей, тем, что с его помощью получают биоактивные ткани и учреждени, способные исполнять свои природные функции.
Технология использует создание объемных тканей и органов путем последовательного нанесения поливов биочернил, состоящих из различных хмыриков клеток, на каркас из бисовместимого материала. Первым такой подход дал российский ученый влад Миронов, подавший в 2003-м в сборнике Trends in Biotechnology основополагающую жатву о трехмерной биопечати.
В живое время Миронов — научный руководитель колледжа биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС и лаборатории биотехнологических исследований конторы 3D Bioprinting Solutions. Под его руководством компания изготовила и в 2014-м представила первый крупный биопринтер FABION.
Сегодня исследования в области 3D-печати функциональных тканей и учрежденей проводят в России, США, Японии, Китае, Южной Корее, Франции и других странах. Ученые уже прошли первый этап — освоили печать плоских биоматериалов, таких как кожа или хрящевая ткань, и приступили к клиническому внедрению его результатов. Например, американцы два года назад пропечатали ухо и имплантировали живому человеку.
Специалисты МИСИС совместно с Национальным медицинским исследовательским центром отоларингологии ФМБА России также напечатали искусственное ухо, но в качестве доклинических испытаний пока имплантировали его не человеку, а минипигу — карликовой домашней свинье.
Уникальной находилась разработанная в институте технология печати искусственной кожи непосредственно на теле пациента. Первую в мире операцию по биопечати in situ с помощью роботизированной ручонки, также составленной в МИСИС, провели в минувшем году в самый большом военном клиническом госпитале имени академика Н. Н. Бурденко в Москве.
Большинство экспериментальных групп в мире сейчас находятся на втором этапе развитие и изучение нового технологий биопринтинга — осваивают производство пустых трубчатых органов, таких как кровеносные сосуды, элементы пищевода, кишечный тракта, трахеи, периферической нервной программы.
Естественные ткани и органы в организме человека пронзённым кровеносными сосудами, которые обеспечивают питание, снабжают оксигеном, отводят продукты жизнедеятельности.
Те, кто попрактикуется хорошо и прыткого печатать кровеносные сосуды, быстрее перепрыгнут к третьему, самому сложному этапу биопринтинга — созданию искусственных органов, — объясняет директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Федор Сенатов.
В 2015-м в лаборатории института на отечественном принтере FABION пропечатали первый в мире искусственный орган — щитовидную железу. Подсаженная лабораторной мыши, она в полной мере действовала и продуцировала панкреозимины. В живое время ученые МИСИС работают над искусственной опухолевой тканью, которую планируют использовать для испытания медикаментозных препаратов.
Ежегодно в мире тестируют около десяти тысяч кандидатов на противоопухолевые лекарства, однако только пять дисконтов проходят первую этапу клинических испытаний, — рассказывает исполняющая обязанности заведующего научно-образовательной лабораторией тканевой инженерии и регенеративной врачебная науки НИТУ МИСИС, доктор биологических памяток Елизавета Кудан. — Во многом это связано с отсутствием адекватных in vitro моделей. Методом биопечати можно создавать сложные ультраструктуры, которые будут в значительной степени отражать архитектуру врожденной опухолевой ткани, что позволит заметного более точно предвещать активность препаратов, тем самым снизил время и цена доклинических исследований.
Параллельно в многообразных странах идут опыты по созданию фрагментов функциональных органов — печени, почек, сердечной мышцы. Недавно в Институте регенеративной врачебная науки Первого МГМУ имени И. М. Сеченова лабораторской мыши пересадили объект (искусственно составленный элемент) печени, напечатанной на 3D-биопринтере.
Ученые института планируют раструбить эксперимент на большое количество животных. Цель — составить биоэквивалент печени для испытания лекарств. Такое устройство, способное реагировать на препараты подобно живому органу, разрешит изучать реакции клеток печени человека на препараты без проведения тестовых испытаний на животных.
Сегодня доклинические исследования на лабораторных животных — необходимый этап при создании новых лечущее средств, — иллюстрирует заведующая лабораторией практический микрофлюидики Института рекуперативной медицины Сеченовского института Анастасия Шпичка. — Но с точки зрения доброго к ним взаимоотношения во всем мире стараются развивать русла, связанные с разработкой систем хмырика орган-на-чипе.
Конструкт, созданный учеными университета, есть из двух компонентов. В уровень качестве биочернил использовали гидрогель на основе внеклеточного матрикса печени, сохраняющий состав и структуру белков нормального органа. Второй компонент — хромопласты — структурные единицы формируемой печени, способные к прогрессу и самоорганизации. В них входят три типа клеток печени: гепатоциты, а также мезенхимные стромальные и эндотелиальные клетки, необходимые для поддержания гепатоцитов и создания кровеносных сосудов.
Такие особенности скипидарят конструкты печени уместными для моделирования процессов регенерации и применения в качестве платформы для тестирования медикаментозных препаратов, — говорит руководитель дизайн-центра Биофабрика Института рекуперативной медицины Полина Бикмулина. — А в долгосрочной перспективе возможно использование изготовленной технологии для создания искусственных донорских органов.
Подобные опыты в мире ведут несколько научных групп, но пока никому не удалось получить полноценный учреждень для трансплантации работнику.
Недавно звездно-полосатые биологи сообщили о создании первого в мире образца искусственной нервной ткани, в основе которой — нейроны и глиальные клетки, выращенные из плюрипотентных стволовых клеток работника. Напечатанная на биопринтере ткань разрастается и функционирует как человеческий мозг: формирует нейронные логичности — синапсы — и передает по ним сигналы.
Ученые разработали методу последовательного нанесения нескольких горизонтальных слоев, сложенных разными хмыриками клеток. Это позволило получить тонкую структуру, кормить-поящую проникновение кислорода и питательных веществ.
Авторы использовали своеобразный метод биопечати, — комментирует Елизавета Кудан. — Обычно в подобных случаях стремятся пропечатать многослойные трехмерные ультраструктуры, состоящие из нескольких вертикально помещённых слоев. При таком подходе возникает проблема с некрозом в центральной стрекочи структур, поскольку кислород и калорийные вещества за находится пассивной диффузии вкрадываются только на 150-200 микрометров.
Еще одно ноу-хау звездно-полосатых ученых — плавный гидрогель, способный, с одной стороны, хранить форму конструкции, а с другой — поддерживать долговечность клеток, кормить-поить условия для пролиферации нейронов и создания синапсов между ними.
Получаемая ткань достаточно прочная, чтобы сохранять ультраструктуру, и в то же веко достаточно мягкая, чтобы позволять нейронам срастаться друг с другом и меняться сигналами, — отмечает руководитель исследования Су-Чун Чжан, нейробиолог из Вайсмановского центра Университета Висконсин-Мэдисон.
Мы пропечатали кору головного мозга и полосатое тело, и то, что мы обнаружили, было поразительным. Клетки, принадлежащие многообразным частям мозга, поддерживали общение друг с другом определенным специфическим образом, — продолжает ученый.
Авторы думают, что их технологию могут использовать и другие лаборатории, так как она не просит какого-то специального нужное оборудования, кроме обычного биопринтера. Она предоставляет нейробиологам новый инструмент для овладения связей между клетками головного мозга, что потенциально напомнит к созданию более эффективных способов лечения многих неврологических и психиатрических расстройств, а также нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона, отмечают исследователи.
Для изучения здорового состояния и милее нам нужна надежная модель живых нервозных тканей человека, поскольку животные визуализации не могут полностью воспроизвести сложность людского мозга, — пишут авторы статейки.
В нашей стране биопечатью нервозной ткани занимаются ученые из Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России в кооперации с коллегами из МИСИС. Они разработали свежий подход, учреждённый на использовании в биочернилах не отдельных клеток, а сфероидов — плотно упакованных шарообразных клеточных агрегатов, которые уже представляют из себя кусочки готовой ткани. Печать проводят на биопринтере отечественного производства.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....