$ 71.33
 78.30
£ 87.15
¥ 66.16
 73.62
Нефть WTI 11.81
GOLD 1701.22
РТС 1204.05
DJIA 25162.23
NASDAQ 9191.69
технологии

Распечатать почку

Александр Островский, председатель наблюдательного совета 3D Bioprinting Solutions. Фото: ТАСС Александр Островский, председатель наблюдательного совета 3D Bioprinting Solutions. Фото: ТАСС

Приоритетными направлениями прикладных научных исследований становятся то, что совсем недавно считались фантастикой. Например, печать тканей и органов человеческого организма или выращивание мяса без участия животных. «Компания» выясняла, когда 3D-биопринтеры начнут менять рынки и есть ли шансы у российских компаний поучаствовать в этом процессе.

Российская лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions три года назад объявила о планах поиска вариантов создания человеческой почки — самого востребованного органа для трансплантации. Год назад, в декабре 2018, ученым лаборатории первым в мире удалось напечатать в космосе на Международной космической станции (МКС) кусочек ткани человеческого хряща и щитовидку летучей мыши. В сентябре 2019 года на МКС были биосфабрикованы кусочки говядины, кролика и рыбы. В планах — биопечать мочеточника, сосудов и белков для исследования заболеваний.

Биотехнологии как реальность

Перспективы развития технологии 3D-биопринтинга впечатляют. Среди сфер ее применения — медицина, косметология, фармакология и даже производство еды. На сегодняшний день в мире порядка 80 компаний производят биопринтеры, простые ткани, хрящи и кости. К топовым игрокам биопринтинга относятся американские Organovo и Digilab Inc, французская Poietis, немецкая Cellbricks и другие.

Краткий перечень последних достижений дает надежду. Так, на лазерном биопринтере Poietis напечатана человеческая кожа в полную толщину. Cellbricks заявляет о готовности делать любые биологические клеточные системы для тестирования лекарств и косметики. Digilab Inc, производящая 3D-биопринтеры с жизнеспособностью клеток до 95%, в апреле 2019 года объявила о печати клеток печени для клинических испытаний. Компания Organovo первой напечатала ткани человеческой почки из стволовых клеток этим летом совместно с австралийским Педиатрическим исследовательским институтом (MCRI). Ученые Института регенеративной медицины Wake Forest (WFIRM) создали мобильную систему биопечати кожи, которая позволяет наносить двухслойную кожу непосредственно на рану, что очень востребовано при лечении диабетических язв и ожогов. В свою очередь, их коллеги из Центра медицинских исследований Айкенхеда (Австралия) создали 3D-биоручку, которая позволяет печатать живые клетки и хрящевые ткани прямо на поврежденных костях, мышцах и сухожилиях. В процессе тестирования 3D-биоручки ученым удалось излечить травмированное колено овцы. В Институте исследований сердца (HRI) в Сиднее решили заняться профильным органом и разработали биопринтер для печати его клеток. Предполагается, что в недалеком будущем для каждого пациента можно будет напечатать сердечную «заплатку», которая заменит поврежденные клетки и сможет полноценно функционировать.

Среди конкурентов 3D Bioprinting Solutions выделяется упомянутая Organovo, которая стала пионером в деле коммерциализации направления. Компания уже продает искусственные ткани печени для проведения биоисследований при тестировании препаратов, а также для моделирования конкретных заболеваний. Еще одним их коммерческим продуктом являются первичные человеческие клетки, которые используются в принтерах для печати органов. Российская лаборатория к коммерциализации только движется. Как писал журнал «Форбс», к 2023 году 3D Bioprinting Solutions может окупить инвестиции в $10 млн за счет продажи принтеров, расходных материалов и услуг печати.

Инвестиционные вложения в отрасль скромными не назвать, они исчисляются сотнями миллиардов долларов. За 2016 год объем мировых инвестиций превысил $350 млрд, финансирование зарубежных институтов при этом год от года продолжает расти. По данным Abercade Consulting, мировой рынок биотехнологий в 2018 году достиг $0,6 трлн. На долю России приходится не более 0,6%. Ожидается, что к 2025 году мировой рынок биотехнологий вырастет до $2 трлн. Сможет ли Россия стать здесь заметным игроком — большой вопрос. Биотехнологии невозможно развивать «на коленке». И, если объемы финансирования научных стартапов останутся на прежнем уровне, страна, несомненно, окажется за бортом в этом важном и перспективном сегменте мирового рынка.

Справка

3D Bioprinting Solutions — лаборатория биотехнологических исследований, основанная крупнейшей российской частной медицинской компанией «Инвитро». Деятельность лаборатории — разработка и производство биопринтеров и материалов в области трехмерной биопечати, разработка новых технологий в биофабрикации и лекарственных препаратов.

Официальное открытие лаборатории 3D Bioprinting Solutions состоялось 6 сентября 2013 года.

Соучредители лаборатории — Александр Островский, председатель наблюдательного совета 3D Bioprinting Solutions, и Юсеф Хесуани, управляющий партнер. Научный руководитель лаборатории — ученый Владимир Миронов, один из основателей направления трехмерной биопечати.

Александр Островский родился 14 августа 1957 года в Москве. В 1980 году окончил лечебный факультет Московского медицинского стоматологического института им. Н. А. Семашко. В 1995 году основал первую в России частную клинико-диагностическую компанию «Инвитро». В 2006 году — сеть клиник «Лечу.ру», а в 2013 году — лабораторию 3D Bioprinting Solutions.

Юсеф Хесуани — сириец российского происхождения, родился в 1984 году в Дамаске, в 2007 году окончил факультет фундаментальной медицины МГУ, в 2013 году стал сооснователем 3D Bioprinting Solutions.

Владимир Миронов — кандидат медицинских наук, профессор Государственного университета штата Вирджиния (США), научный руководитель 3D Bioprinting Solutions. Автор и соавтор более 100 научных работ и ряда патентов по биопринтингу.

прочитать весь текст

Дебют хряща и щитовидки

3d-print

Лаборатория 3D Bioprinting Solutions создана в 2013 году крупнейшей медицинской компаний «Инвитро». В это время идея биопринтинга уже имела свою историю. Первый патент, относящийся к этой технологии, был подан в США в 2003 году. Однако полноценный рынок вокруг биопринтинга сформировался спустя несколько лет, когда выделились четыре основных направления развития: создание тканей и органов для тестирования фармакологических препаратов, применение биопринтинга в трансплантологии, применение технологии в пищевой промышленности, применение биопринтинга в производстве качественно новых тканей для текстильной промышленности.

На рынке биотехнологий существует разделение труда между компаниями, которые производят биопринтеры, и компаниями, которые предоставляют клетки. Россия в этом вопросе не стала исключением. Клетками занимаются в основном научные институты и медучреждения. Биопринтеры производят в 3D Bioprinting Solutions и в Сеченовском университете (МГМУ), где был создан первый лазерный биопринтер BioDrop, который справляется с печатью, например, хрящевой ткани, барабанной перепонки и стенки уретры.

«3D Bioprinting Solutions стремится стать платформой, на которой можно создавать различные органы и микроткани», — говорит управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани. В этом направлении команда добилась определенных успехов. Первой научной сенсацией 3D Bioprinting Solutions стали 3D-печать искусственной щитовидной железы для мыши и ее удачная пересадка в 2015 году. Годом ранее компания сделала собственный 3D-биопринтер FABION, на нем и была напечатана щитовидка мыши из эмбриональных клеток и коллагена грызуна.

В 2017 году был создан магнитный биопринтер OrganAut, позволяющий собирать орган в космосе. «Почти все биопринтеры, созданные на сегодня в мире, печатают слоями, используя в качестве "бумаги" гидрогель, а в качестве "чернил" — клетки или тканевые сфероиды. OrganAut гидрогель не нужен, он выращивает ткани, используя магнитную левитацию. Это похоже на то, как лепится снежок», — рассказывает Юсеф Хесуани. Это устройство — не биопринтер в традиционном смысле слова. У OrganAut шесть кювет с клетками, что позволяет одновременно проводить сразу шесть экспериментов. На принтере установлена видеокамера, с ее помощью космонавт наблюдает за процессом.

Провести уникальный эксперимент с OrganAut помогла Объединенная российская ракетно-космическая корпорация (далее — ОРКК). Роскосмос взял на себя 80% расходов. За полтора года полет был подготовлен, космонавты обучены, на МКС было отправлено оборудование и образцы клеток щитовидной железы мыши и образцы хрящевой ткани человека для биофабрикации. Космонавт Олег Кононенко выполнил свою космическую работу, и в декабре 2018 года напечатанные в космосе образцы органов вернулись на Землю. Правда, для пересадки полученные материалы использовать нельзя из-за раствора, в котором клетки теряют жизнеспособность. Чтобы получать органы, пригодные для пересадки, нужен биореактор, который есть у космических агентств NASA и JAXA. В биореакторе напечатанный орган дозревает, происходит упаковка и слияние клеток и тканей. Сейчас ведутся переговоры для его использования и на МКС.

По словам Александра Островского, почка, как самый востребованный орган для пересадки, — следующая высота для ученых 3D Bioprinting Solutions. О сроках создания почки в компании пока не говорят, предпочитая идти к цели небольшими шагами, совершенствуя принтеры и осваивая печать более простых органов. В планах проведение операции по замещению кожи крысы с использованием роботической руки. Эта операция намечена на февраль 2020 года. В следующем году 3D Bioprinting Solutions намерена добавить к своему магнитному биопринтеру акустическую печать, чтобы создавать сосуды. «Для нас важно бублик, который мы научились печатать на магнитном биопринтере, превратить в трубку, то есть размещать сфероиды не по одной оси, а сразу по многим», — объясняет Хесуани. Также планируется выращивание белковых кристаллов для определения их структуры, что поможет понять механизм того или иного заболевания. В будущем эти исследования будут востребованы при разработке фармацевтических препаратов.

Мясо космическое

В продолжение космических экспериментов 3D Bioprinting Solutions стоит упомянуть об опытах по выращиванию кусочков говядины, кролика и рыбы в OrganAut. В сентябре 2019 года их проводил на МКС космонавт Олег Скрипочка. Это был совместный международный проект. 3D Bioprinting Solutions предоставила свой биопринтер, а израильская компания Aleph Farms и американские —Finless Foods и Meal Source Technologies — клетки. Эксперимент шел на расстоянии 339 км от Земли в течение семи дней. «Нам удалось сделать не фарш, а структурированное мясо», — гордо заявляет Островский. «Скрипочка это мясо не ел, образцы (каждого по шесть штук) были отправлены на Землю для исследования, — говорит Хесуани. — Результаты будут в середине или конце ноября». Цель эксперимента — обеспечить питанием космонавтов и космических туристов, а также создать более экологичный и гуманный способ производства мяса и рыбы. По предварительным расчетам, 1 кг мяса, напечатанный на МКС, будет стоить $10 тысяч, что в четыре-пять раз дешевле, чем доставить 1 кг мяса на МКС. Впрочем, чтобы обеспечить серьезные объемы, нужен биореактор, как и для биофабрикации органов. Также ученым еще предстоит изучить вопросы пользы и вреда биосфабрикованого мяса и решить проблему ресурсов — пока для производства одного килограмма мяса в космосе требуется от 10 до 15 тысяч литров воды.

Между тем на Земле производство искусственного или культивированного мяса может быстрее превратиться в бизнес. Сегодня около 20 стартапов работают над выращиванием мяса в биореакторах. Ожидается, что уже в 2021 году в престижных ресторанах Европы, США и Азии можно будет попробовать выращенные стейки.

Что касается дальнейших экспериментов в космосе, то ученым частных компаний, возможно, придется за них платить по полной программе. Соответствующий документ находится в разработке, детали ОРКК не раскрывает.