Впервые российские ученые провели уникальный эксперимент по биопечати непосредственно в операционной: коллагеновый имплантат для замещения поврежденной поверхности кожи был "напечатан" прямо во время проведения хирургической операции. Благодаря объемному моделированию живая "заплатка" точно повторяла конфигурацию раневой поверхности.
Эксперимент проводили ученые лаборатории прогноза МНИОИ имени П.А. Герцена, филиала НМИЦ Радиологии совместно с компанией, разрабатывающей оборудование и всю технологическую цепочку для биопечати. Исследование проводили на крысах. Уникальность эксперимента в том, что имплантат не готовился заранее - его печатали непосредственно в рану на теле животного при помощи робота-манипулятора. В качестве биочернил использовался специально разработанный коллагеновый материал.
О том, что такой эксперимент запланирован на конец года, управляющий партнер компании-разработчика Юсеф Хесуани рассказал на конференции Futuremed-2019 в Санкт-Петербурге. Развитие биопринтинга - одно из наиболее перспективных направлений в трансплантологии и других областях медицины. Когда ученые научатся "тиражировать" человеческие ткани и органы, это решит по меньшей мере две глобальные проблемы в трансплантологии: острую нехватку донорского биоматериала и угрозу несовместимости и отторжения пересаженного органа. Например, в США, где проводится самое большое количество операций по трансплантации - более 25 тысяч в год, в листе ожидания значится 100 тысяч больных, и ежедневно 20 человек умирает, не дождавшись подходящего донора. В России, отметил Юсеф Хесуани, на диализе находится около 20 тысяч больных, при этом операций по трансплантации почки выполняется только около 1000 в год.
Поэтому идея биопринтинга все более востребована во всем мире. Несколько лет назад в мире работало шесть таких лабораторий, а сейчас уже более тысячи. Активно развивается это направление и в России. Первый российский биопринтер был создан в 2014 году, и за прошедшие пять лет ученым удалось многого добиться. В лабораторных условиях уже успешно печатаются образцы плоских и трубчатых органов, таких, как кожа, щитовидная железа, трахея, пояснил Юсеф Хесуани. Успешно прошел и эксперимент по биопечати в космосе - исследователи продвигаются в направлении печати объемных органов, что намного проще сделать в условиях невесомости.
Что касается биопечати в операционной, практически, на пациенте, тут много своих особых сложностей. В частности, зачастую невозможно обеспечить абсолютно неподвижную поверхность тела пациента - ведь он дышит. В результате используется технология in situ - то есть "на месте", она представляет собой сочетание хирургической робототехники с трехмерной биопечатью. С помощью специальных роботических рук печать происходит не только на горизонтальных поверхностях, но и заполняются все объемные тканевые дефекты неправильной формы.
Такая технология минимизирует риски развития осложнений после проведения операции. Кроме того, такой имплантат легче "приживается" - в напечатанную тканеинженерную "конструкцию" мигрируют родные эндотелиальные клетки реципиента, которые участвуют в формировании сосудов, а также прорастают капилляры из окружающей рану ткани.
Понятно, что эксперимент на животных - это первый шаг к тому, чтобы использовать технологии биопечати при проведении хирургических операций у людей. Печать поврежденного и изъятого у больного органа "на месте" открывает огромные возможности и в перспективе удешевит и сделает более доступным такое лечение, поскольку не нужен будет этап доращивания имплантата в специальных биореакторах и инкубационных системах. Технология открывает новые возможности эффективной помощи больным в самых разных областях медицины - не только в травматологии, при тяжелых повреждениях внутренних органов, но и в кардиологии, нефрологии, онкологии.
"Безусловно, онкология будет одной из первых областей медицины, где эта технология будет востребована. Действительно современный уровень хирургических вмешательств, огромный арсенал прецизионных методов облучения и спектр химиотерапевтических и таргетных препаратов позволяет сегодня добиться излечения большого количества онкологических больных, - отметил генеральный директор НМИЦ Радиологии, академик РАН Андрей Каприн. - Однако качество жизни после такого агрессивного лечения бывает неудовлетворительным, вследствие потери или нарушения функции органов. В этом аспекте мы возлагаем большие надежды на 3D-биопринтинг как на технологию создания конструктов органов из живых элементов".
"В будущем эта технология в регенеративной медицине позволит печатать трехмерные тканеинженерные конструкции непосредственно в месте дефекта конкретного органа пациентов, по сути, мы на пороге революционных перемен в хирургии", - отметил Юсеф Хесуани.