3D биопринтинг: текущие приоритеты и долгосрочные цели

Открытие первой негосударственной лаборатории биотехнологических исследований «3D Биопринтинг Солюшенс» (кластер БМТ Фонда "Сколково") стало важным событием в жизни регенеративной медицины России, еще раз подтвердив важность этого, одного из самых перспективных направлений медицины XXI века.

В официальном сообщении «3D Биопринтинг Солюшенс» подчёркнуто, что «использование технологий трёхмерной биопечати органов из аутологичных (собственных) стволовых клеток пациента может стать решением проблемы иммунной совместимости. А со временем эта технология открывает возможность получения прототипов органов и эффективных способов тканезамещения, позволяющих полностью возвращать здоровье». Биопринтинг является мультидисциплинарным направлением, и научная команда лаборатории работает  в нескольких векторах, среди которых: перепрограммирование клеток и работа с клеточными культурами, получение функциональных микротканей, а также работа, направленная на создание российского 3Д-биопринтера.

Специфика технологии

Александр Островский, Генеральный директор Лаборатории биотехнологических исследований «3D Биопринтинг Солюшенс», председатель Совета директоров группы компаний «ИНВИТРО», ключевого инвестора в Лабораторию подчеркнул, что «никто не знает, какое место в будущем займет каждая из развивающихся в настоящее время технологий создания и восстановления тканей и органов. Нам нравится безматриксная технология, поскольку она естественна, красива и, на наш взгляд, реализуема».

Александр Островский

Одним из отличий трехмерной биопечати от других технологий - это использование трехмерного биопринтера, «провязанного» сложным программным обеспечением, располагающего клетки согласно заданному макету в пространстве. Технология основана на работе с родными клетками пациента. При этом в роли каркаса выступает мягкий гидрогель. Как пояснил Островский, отсутствие привязки к матриксу не ограничивает технологию наличием дефицитного донорского органа - «проще говоря, нам не нужен «живой» образец для воспроизведения аналога, достаточно определенного количества биоматериала», - сказал руководитель компании.

Перспектива создания искусственной почки

Исключительная важность исследований не вызывает сомнений у Фонда «Сколково». «Мы сможем производить «запчасти» для человека, которые были утрачены из-за болезни или травмы. Это, конечно, технологии будущего, но не такого уж далеко будущего. Мне кажется, что еще при нашей жизни мы если и не увидим розничный магазин по продаже созданных принтером человеческих органов, то, по крайней мере, станем свидетелями удачных операций, по пересадке созданных таким образом утраченных человеком органов», - сказала на мероприятии по открытию лаборатории Гелена Лифшиц, Директор медицинских программ Биомедицинского кластера Фонда.

Вместе с тем многих, конечно, интересует вопрос о сроках: когда 3D биопринтеры начнут печатать органы. Вполне вероятно, что почке суждено стать одним из первых важных органов, которые будут созданы на трехмерном биологическом «печатном станке». Задача по изготовлению почки ставится «3D Биопринтинг Солюшенс» в качестве одного из основных долгосрочных ориентиров лаборатории, и, по прогнозам National Intelligence Council, это станет возможным к 2030г.

Нефрон на чипе - принципиально новый инструмент преклинических исследований

Среди актуальных направлений деятельности, которыми компания активно занимается сейчас - создание принципиально нового инструмента для преклинических исследований -  функционального нефрона на чипе. Нефрон - клетка, являющаяся основным строительным материалом почки. Компания использует оригинальное микрофлюидное устройство и технологию индуцированных человеческих плюрипотентных стволовых клеток с реконструкцией главных функций почки для использования в оценке возможной нефротоксичности новых лекарственных препаратов. Как объяснили в «3D Биопринтинг Солюшенс», в нефроне на чипе будут реконструированы две функции почки: фильтрация и реабсорбция.  На микрофлюидном устройстве «нефрон на чипе» будет доказана функциональность перепрограммированных стволовых клеток (из жировой ткани) в почечные клетки.

Компания исходит из того, что существующие или разрабатываемые модели испытаний на 2D клеточных моделях и на животных имеют высокую степень неточности. «Около 7% новых лекарственных формул в мире  не доходят до клинических испытаний из-за нефротоксичности, выявленной на стадии преклинических испытаний. При этом оставшиеся 93% формул в I фазе клинических исследований имеют осложнения у 30-50% пациентов в форме острой почечной недостаточности  по причине их нефротоксичности», - уточняют в компании.

Создание инновационного отечественного биопринтера

Перед лабораторией также стоит актуальная задача создания универсальных тканевых конструктов (клеточные массы, которым предана определенная форма). Конструкты, как и перепрограммированные «нефроны», являются сами по себе важным биомедицинским материалом, имеющим ценность. По сути, «нефроны» - это микроорганы, которые также также могут выполнять задачи тестирования и вывода фармпрепаратов на рынок. И еще одним важным направлением работы лабораторией будет конструирование самого российского биопринтера. Эта машина будет уже не первая в мире, но одна из первых, что станет адаптированной под отечественные инновационные технологии «безкаркасных  конструктов». Разработка безкаркасного метода трехмерной биопечати тканевых конструктов - это, несомненно, генерация знаний, создание новой технологии биопечати, которая должна быть с одной стороны более эффективна, а с другой конкурентноспособна с уже существующими, позволяющая обеспечить более широкий функционал.

Владимир Миронов 

Супер-профи в команде «3D Биопринтинг Солюшнс»

Кстати, Владимир Миронов, научный руководитель лаборатории, уже является соавтором трех зарубежных биопринтеров. Он и его коллеги были представлены на открытии, именно им предстоит вместе с другими учеными - биомедиками осуществить мечту органной биопечати. Под руководством Александра Островского, председателя Совета директоров компании «ИНВИТРО», генерального директора  «3D Биопринтинг Солюшенс», будут работать уже знакомые сообществу Сколково как одни из главных участников конференции по регенеративной медицине видные специалисты и ученые. Заведующим исследовательской лабораторией является доктор биологических наук, ученый - биолог Сергей Новоселов. А научным руководителем - M.D., Ph.D., Владимир Миронов. До 2011г. включительно Сергей Новоселов возглавлял Технологическую группу отдела клинических исследований в компании «ИНВИТРО», которая является основным инвестором в проект лаборатории. По образованию он врач, окончил РГМУ и аспирантуру Института Биофизики клетки РАН. Его опыт также включает профессорско-исследовательскую работу в Университете Небраски в Линкольне. Защитил диссертацию по теме «Биохимия и молекулярная биология».

Сергей Новоселов

Владимир Миронов - тканевый инженер, признанный пионер и изобретатель технологии печати органов и биофабрикации. Миронов имеет внушительный академический список, в котором, в частности, Ивановский медицинский госуниверситет, РНИМУ им. Пирогова, НИИ морфологии человека РАМН, университет RWTH в Аанхене, институт психиатрии общества им. М. Планка; Университет Южной Калифорнии, Virginia Commonwealth University. Он учредитель двух стартапов в области биомедицины, автор технологии печати органов, которая была лицензирована американской Organovo, мировым лидером в области коммерциализации технологий биопечати.

Пожалуй, трудно представить себе лектора, более продвинутого по технологии трехмерной биопечати, чем Владимир Миронов, и его лекция вызвала огромный интерес у гостей мероприятия. Открытие первой в России частной лаборатории, которая работает  над 3D биопринтингом тканей.

В компании считают, что у них есть все составляющие для достижения успеха: дружная и высококвалифицированная команда, накопленные знания и опыт, ресурс как человеческий, так и  интеллектуальный  компании «ИНВИТРО», которая является спонсором развития технологии трехмерной биопечати; международная команда ученых, в основной состав которой входят: 1 доктор биологических наук, 1 кандидат биологических наук, 1 кандидат медицинских наук, 1 доктор Ph.D., инфраструктура, поддержка Сколково, которые создают среду для развития инновационных проектов с высокой степенью полезности для России.