Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

 

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей

Прорыв в биопечати. Ученые впервые создали ткань человеческого мозга

Прорыв в биопечати. Ученые впервые создали ткань человеческого мозга

Американским биологам удалось напечатать на биопринтере первый в мире образец искусственной нервной ткани, которая растет и передает сигналы так же, как человеческий мозг. У российских ученых, стоявших у истоков биопринтинга, есть не менее значимые достижения.


Идея российского ученого


В последние годы бурными темпами развиваются новые методы регенеративной медицины — клеточная трансплантация, терапия стволовыми клетками, 3D-биопринтинг. Последний отличается от медицинской трехмерной печати, создающей прототипы, модели органов, тем, что с его помощью получают биоактивные ткани и органы, способные выполнять свои природные функции.

Технология предусматривает создание объемных тканей и органов путем последовательного нанесения слоев биочернил, состоящих из различных типов клеток, на каркас из бисовместимого материала. Первым такой подход предложил российский ученый Владимир Миронов, опубликовавший в 2003-м в сборнике Trends in Biotechnology основополагающую работу о трехмерной биопечати.


В настоящее время Миронов — научный руководитель Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС и лаборатории биотехнологических исследований компании 3D Bioprinting Solutions. Под его руководством компания разработала и в 2014-м представила первый российский биопринтер FABION.

"Живая" печать


Сегодня исследования в области 3D-печати функциональных тканей и органов 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 напечатали ухо и имплантировали живому человеку.

 

Специалисты МИСИС совместно с Национальным медицинским исследовательским центром оториноларингологии ФМБА России также напечатали искусственное ухо, но в качестве доклинических испытаний пока имплантировали его не человеку, а минипигу — карликовой домашней свинье.

 

Уникальной стала разработанная в университете технология печати искусственной кожи непосредственно на теле пациента. Первую в мире операцию по биопечати in situ с помощью роботизированной руки, также созданной в МИСИС, провели в прошлом году в Главном военном клиническом госпитале имени академика Н. Н. Бурденко в Москве.


Этапы развития


Большинство исследовательских групп в мире сейчас находятся на втором этапе развития технологий биопринтинга — осваивают производство полых трубчатых органов, таких как кровеносные сосуды, элементы пищевода, кишечника, трахеи, периферической нервной системы.


Естественные ткани и органы в организме человека пронизаны кровеносными сосудами, которые обеспечивают питание, снабжают кислородом, отводят продукты жизнедеятельности.


"Те, кто научится хорошо и быстро печатать кровеносные сосуды, быстрее перейдут 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 напечатали первый в мире искусственный орган — щитовидную железу. Подсаженная лабораторной мыши, она в полной мере функционировала и продуцировала гормоны. В настоящее время ученые МИСИС работают над искусственной опухолевой тканью, которую планируют использовать для испытания лекарственных препаратов.


"Ежегодно в мире тестируют около десяти тысяч кандидатов на противоопухолевые лекарства, однако только пять процентов проходят первую стадию клинических испытаний, — рассказывает исполняющая обязанности заведующего научно-образовательной лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС, доктор биологических наук Елизавета Кудан. — Во многом это связано с отсутствием адекватных in vitro моделей. Методом биопечати можно создавать сложные структуры, которые будут в значительной степени отражать архитектуру нативной опухолевой ткани, что позволит гораздо более точно предсказывать активность препаратов, тем самым сократив время и стоимость доклинических исследований".

Эксперимент в Сеченовском университете


Параллельно в разных странах идут эксперименты по созданию фрагментов функциональных органов — печени, почек, сердечной мышцы. Недавно в Институте регенеративной медицины Первого МГМУ имени И. М. Сеченова лабораторной мыши пересадили конструкт (искусственно созданный элемент) печени, напечатанной на 3D-биопринтере.


Ученые института планируют распространить эксперимент на большее количество животных. Цель — создать биоэквивалент печени для испытания лекарств. Такое устройство, способное реагировать на препараты подобно настоящему органу, позволит изучать реакции клеток печени человека на препараты без проведения тестовых испытаний на животных.


"Сегодня доклинические исследования на лабораторных животных — необходимый этап при создании новых лекарств, — поясняет заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики Института регенеративной медицины Сеченовского университета Анастасия Шпичка. — Но с точки зрения гуманного к ним отношения во всем мире стараются развивать направления, связанные с разработкой систем типа "орган-на-чипе".


Конструкт, созданный учеными университета, состоит из двух компонентов. В качестве биочернил использовали гидрогель на основе внеклеточного матрикса печени, сохраняющий состав и структуру белков природного органа. Второй компонент — органоиды — структурные единицы формируемой печени, способные к росту и самоорганизации. В них входят три типа клеток печени: гепатоциты, а также мезенхимные стромальные и эндотелиальные клетки, необходимые для поддержания гепатоцитов и формирования кровеносных сосудов.

"Такие особенности делают конструкты печени релевантными для моделирования процессов регенерации и применения в качестве платформы для тестирования лекарственных препаратов, — говорит руководитель дизайн-центра "Биофабрика" Института регенеративной медицины Полина Бикмулина. — А в долгосрочной перспективе возможно использование разработанной технологии для создания искусственных донорских органов".


Подобные эксперименты в мире проводят несколько научных групп, но пока никому не удалось получить полноценный орган для трансплантации человеку.


Печать ткани мозга


Недавно американские биологи сообщили о создании первого в мире образца искусственной нервной ткани, в основе которой — нейроны и глиальные клетки, выращенные из плюрипотентных стволовых клеток человека. Напечатанная на биопринтере ткань разрастается и функционирует как человеческий мозг: формирует нейронные связи — синапсы — и передает по ним сигналы.


Ученые разработали технологию последовательного нанесения нескольких горизонтальных слоев, сложенных разными типами клеток. Это позволило получить тонкую структуру, обеспечивающую проникновение кислорода и питательных веществ.


"Авторы использовали оригинальный метод биопечати, — комментирует Елизавета Кудан. — Обычно в подобных случаях стремятся напечатать многослойные трехмерные структуры, состоящие из нескольких вертикально расположенных слоев. При таком подходе возникает проблема с некрозом в центральной части структур, поскольку кислород и питательные вещества за счет пассивной диффузии проникают только на 150-200 микрометров".

Еще одно ноу-хау американских ученых — мягкий гидрогель, способный, с одной стороны, сохранять форму конструкции, а с другой — поддерживать жизнеспособность клеток, обеспечивать условия для пролиферации нейронов и формирования синапсов между ними.


"Получаемая ткань достаточно прочная, чтобы сохранять структуру, и в то же время достаточно мягкая, чтобы позволять нейронам срастаться друг с другом и обмениваться сигналами", — отмечает руководитель исследования Су-Чун Чжан, нейробиолог из Вайсмановского центра Университета Висконсин-Мэдисон.
"Мы напечатали кору головного мозга и полосатое тело, и то, что мы обнаружили, было поразительным. Клетки, принадлежащие разным частям мозга, поддерживали "общение" друг с другом определенным специфическим образом", — продолжает ученый.


Авторы считают, что их технологию могут использовать и другие лаборатории, так как она не требует какого-то специального оборудования, кроме обычного биопринтера. Она предоставляет нейробиологам новый инструмент для изучения связей между клетками головного мозга, что потенциально приведет 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 болезней нам нужна надежная модель живых нервных тканей человека, поскольку животные модели не могут полностью воспроизвести сложность человеческого мозга", — пишут авторы статьи.

В нашей стране биопечатью нервной ткани занимаются ученые из Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России в кооперации с коллегами из МИСИС. Они разработали инновационный подход, основанный 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.

Источник. ria.ru
Администрация сайта med-practic.com не несет ответственности

за содержание информации
Loading...
Share |

Вопросы, ответы, комментарии

Читайте также

Американские хирурги провели первую полную роботизированную трансплантацию сердца без рассечения грудной клетки
Американские хирурги провели первую полную роботизированную трансплантацию сердца без рассечения грудной клетки

Хирурги впервые успешно выполнили полностью роботизированную трансплантацию сердца без вскрытия грудной клетки. Историческая процедура была проведена в медицинском центре...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система НОВОСТИ. Хирургия НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Исчезает без следа: ученые улучшили сплав для временных имплантатов
Исчезает без следа: ученые улучшили сплав для временных имплантатов

Российские ученые представили новый биодеградируемый сплав на основе железа, перспективный для создания медицинских имплантатов в ортопедии, онкологии и ветеринарии...

НОВОСТИ. Травматология и ортопедия
Антибиотик ципрофлоксацин, как основа для создания новых гипотензивных препаратов
Антибиотик ципрофлоксацин, как основа для создания новых гипотензивных препаратов

У ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента (иАПФ) имеются в ряде случаев побочные эффекты из-за их неспецифического действия. Группа ученых из Великобритании и Южной...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система НОВОСТИ. Артериальные гипертензии, аритмии
Появилась новые возможности лечения рака предстательной железы
Появилась новые возможности лечения рака предстательной железы

В мае 2025 года на территории РФ было зарегистрировано новое показание для препарата талазопариба. Теперь он может применяться в комбинации с энзалутамидом для лечения взрослых пациентов...

НОВОСТИ. Уроандрология НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Новые методы лечения
Пластырь с миллионом наноиголок вместо классической биопсии
Пластырь с миллионом наноиголок вместо классической биопсии

Ученые Королевского колледжа в Лондоне представили свое новое изобретение: пластырь с десятками миллионов наноиголок, который может заменить традиционную биопсию...

НОВОСТИ. Новые методы диагностики
Обнаружен неожиданный метод защиты от деменции
Обнаружен неожиданный метод защиты от деменции

Датские исследователи из Орхусского университета обнаружили, что белок, вырабатываемый бактерией Helicobacter pylori — возбудителем язвы желудка, — способен замедлять развитие деменции...

НОВОСТИ. Нервная система
«Клей» ДНК может помочь предотвратить и лечить заболевания, вызванные старением
«Клей» ДНК может помочь предотвратить и лечить заболевания, вызванные старением

Исследователи из Университета Маккуори обнаружили природный белок, содержащийся в клетках человека, который играет важную роль в восстановлении поврежденной ДНК — молекулы...

НОВОСТИ. Новые методы лечения
Первая в мире терапия рака крови - терапия «троянским конем»
Первая в мире терапия рака крови - терапия «троянским конем»

Терапия «троянским конем», которая позволяет незаметно вводить токсичные препараты внутрь раковых клеток, впервые в мире стала доступна в Национальной...

НОВОСТИ. Гематология НОВОСТИ. Новые методы лечения
В исследовании терапии мигрени AbbVie достигнута основная цель
В исследовании терапии мигрени AbbVie достигнута основная цель

Компания AbbVie заявила о достижении основной цели прямого сравнительного исследования III фазы по изучению препарата для лечения мигрени. Препарат Qulipta, представленный на европейском...

НОВОСТИ. Боль
Ученые разработали «половую инфекцию» для комаров, которая может спасти миллионы жизней
Ученые разработали «половую инфекцию» для комаров, которая может спасти миллионы жизней

В борьбе с малярией, ежегодно уносящей более 600 тысяч жизней, ученые нашли неожиданное решение — они превратили брачное поведение комаров в их слабость. Исследователи из...

НОВОСТИ. Инфекции
Ученые разработали электронную татуировку для измерения умственной нагрузки и предотвращения выгорания
Ученые разработали электронную татуировку для измерения умственной нагрузки и предотвращения выгорания

Исследователи разработали временную электронную татуировку, которая расшифровывает мозговые волны для измерения умственного напряжения и предотвращения «выгорания»...

НОВОСТИ. Нервная система
В Британии тестируют таблетки из фекалий для борьбы с супербактериями
В Британии тестируют таблетки из фекалий для борьбы с супербактериями

Врачи из Великобритании начали испытания необычного, но перспективного способа борьбы с супербактериями — с помощью капсул, содержащих замороженные образцы фекалий от здоровых доноров...

НОВОСТИ. Инфекции НОВОСТИ. Фармацевтика
В Израиле впервые успешно прошла операция по пересадке искусственного сердца
В Израиле впервые успешно прошла операция по пересадке искусственного сердца

В Израиле впервые успешно проведена операция по пересадке искусственного сердца. Историческое хирургическое вмешательство состоялось в иерусалимской больнице "Хадасса Эйн-Керем"...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система НОВОСТИ. Хирургия НОВОСТИ. Открытия, происшествия
В США одобрен первый анализ крови для диагностики болезни Альцгеймера
В США одобрен первый анализ крови для диагностики болезни Альцгеймера

Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) в пятницу, 16 мая 2025 года, разрешило продажу первого диагностического устройства...

НОВОСТИ. Нервная система НОВОСТИ. Новые методы диагностики
Экспериментальный препарат увеличил продолжительность жизни пациентов с раком на 40% в ходе клинических испытаний
Экспериментальный препарат увеличил продолжительность жизни пациентов с раком на 40% в ходе клинических испытаний

Новый перспективный метод лечения некоторых наиболее агрессивных форм рака желудка показал обнадеживающие результаты во второй фазе клинических испытаний. Терапия привела...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Новые методы лечения

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ