Трансплантация органов может спасти жизни, но имеет такие проблемы, как длительное время ожидания и высокая вероятность отторжения. Ученые Стэнфордского университета сделали важный шаг к созданию новых органов по требованию, обеспечив контракт и экспериментальное финансирование для 3D-печати человеческого сердца и имплантации его живой свинье.
Когда органы пациента начинают отказывать, зачастую единственным выходом является трансплантация. Хотя трансплантация может спасти жизни, это не простой ответ: донорских органов не хватает, а это означает, что многие пациенты умирают в списках ожидания. Даже если соответствующий орган найден, иммунная система реципиента воспринимает клетки этого органа как чужеродные и атакует их, что приводит к отторжению. Иммунодепрессанты могут предотвратить это, но это может сделать пациента восприимчивым к другим заболеваниям.
Идеальным решением было бы извлечь стволовые клетки у пациента и использовать их для 3D-печати совершенно нового органа. Мало того, что это можно сделать при необходимости, но поскольку они сделаны из собственных клеток реципиента, отторжение органов останется в прошлом. Технологии, необходимые для реализации этой идеи, в последние годы неуклонно развиваются, включая возможность печатать кровеносные сосуды в этих тканях.
Теперь мы сделали важный шаг к этому возможному будущему. Команда ученых Стэнфордского университета получила федеральный контракт на сумму 26,3 миллиона долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов-H (ARPA-H) на биопечать функционального человеческого сердца и имплантацию его живым свиньям для проверки осуществимости такой процедуры.
Марк Скайлар-Скотт, главный исследователь проекта, сказал: «Это действительно грандиозная попытка, но сырье для биопечати полного и сложного человеческого органа уже готово к использованию. Благодаря сосудистой системе существует возможность создавать большие куски толстой ткани, которые можно имплантировать и выживать. Это начинает эпоху биофабрикации органов».
Используя банк автоматизированных биореакторов, команда планирует вырастить все типы клеток, необходимые для создания человеческого сердца, включая кардиомиоциты желудочков и предсердий (ответственные за сокращение сердца), клетки узелков, которые генерируют электрические сигналы и действуют как естественные водители ритма, клетки, образующие волокна Пуркинье (которые проводят эти электрические сигналы), гладкомышечные клетки, иммунные клетки, называемые макрофагами, и эндотелиальные клетки кровеносных сосудов. Эти смеси клеток затем можно будет загрузить в биопринтер и использовать в качестве «чернил» для 3D-печати полностью функционального человеческого сердца.
Команда утверждает, что биореакторы смогут производить миллиарды различных клеток, которых будет достаточно, чтобы печатать сердце каждые две недели. Сердца будут подвергать испытаниям в лаборатории, совершенствуя их в рамках подготовки к возможному тестированию на живых свиньях, в надежде, что они сохранят жизнь животным.
«Мы будем практиковаться, практиковаться и практиковаться с этим большим количеством клеток, изучая все правила устройства сердца и оптимизируя выживаемость и функционирование всего сердца для последующей имплантации свиньям», — сказала Шайлер-Скотт.
Хотя команда надеется провести эксперименты на свиньях в течение следующих пяти лет, окончательные испытания на людях могут пройти через много лет. Однако эти испытания являются необходимыми исследованиями, подтверждающими концепцию на пути к биопечати новых органов с использованием ваших собственных клеток.