На Международной конференции по биофабрикации, которая пройдёт 7 ноября в Нидерландах, российская лаборатория биопечати «3D bioprinting solutions» планирует доложить о результатах научно-исследовательской работы по пересадке мышам органного конструкта щитовидной железы, созданного с помощью 3D-биопринтера. Кроме того, компания намерена объявить об открытии коммерческого направления. Это значит, что в недалёком будущем разработки компании, в числе которых первый российский биопринтер для трёхмерной печати живых органов Fabion, смогут приобрести все заинтересованные.
3D-биопечать – это процесс послойного создания из живых клеток объёмных моделей, в которых клетки сохраняют свои свойства и жизнеспособность. Аппараты, используемые для создания таких моделей, представляют собой 3D-принтеры, приспособленные для работы с биологическим материалом.
Одна из целей, которые стоят перед трёхмерной биопечатью, – создание живых органов и тканей. Определённые успехи в этом направлении уже есть. Как рассказал «ЛекОбозу» руководитель «3D bioprinting solutions» Владимир Миронов, искусственная щитовидная железа у грызунов прижилась и достаточно эффективно выполняет свои функции.
Первый отечественный
Биопринтер Fabion был впервые представлен широкой общественности в октябре 2014 года. В отличие от имеющихся на рынке принтеров на данном устройстве можно использовать практически все методы биопечати, утверждали разработчики.
«Мы постарались сделать наиболее мультифункциональный принтер среди существующих на рынке. Это означает, что на нём возможно применение довольно широкой линейки материалов для печати подложек, а также использовать не только единичные клетки, но и их конгломераты, так называемые тканевые сфероиды, то есть задействовать в качестве печатного материала практически «микроткани», – рассказал корреспонденту «ЛекОбоза» соучредитель и управляющий партнёр лаборатории Юсеф Хесуани. – Таким образом, пользователь не становится заложником определённых расходных материалов, а может применять ту технологию, которая ему интересна».
«Перед нами стояла задача сделать биопринтер, который будет удобен для всех, – подтверждает Миронов. – Таким образом, было создано мультифункциональное роботическое устройство для воссоздания живых органных структур, с помощью которого любой учёный сможет «поиграть» с различными биоматериалами».
Печать не отдельными клетками, а конгломератами клеток – сфероидами – увеличивает плотность клеток, а также повышает скорость создания образцов. Раздельная подача биогеля и сфероидов позволяет более бережно работать с биоматериалом. Также в российском биопринтере предусмотрен защитный механизм от облучения клеток ультрафиолетом при необходимости дополнительной полимеризации. При этом увеличилась ещё и точность печати – всего 5 мкм, что является очень высоким показателем.
Что касается программного обеспечения, то для его разработки были привлечены собственные специалисты. По словам представителей лаборатории, брать за основу имеющиеся программные решения просто не было смысла. Всё равно в итоге получилось бы абсолютно новое ПО. Поэтому было решено разработать собственный софт с учётом всех нюансов технологии, функциональных особенностей принтера и имеющихся знаний о материалах.
Интересно, что для экономии времени, а также для упрощения ряда таможенных процедур сборку узлов биопринтера было решено производить не в России, а в Австрии. По словам директора по маркетингу «3D bioprinting solutions» Юлии Смирновой, заказывая компоненты биопринтера у европейских поставщиков, компания тратила слишком много времени на доставку деталей до России и прохождение таможни. «Поэтому было решено производить сборку в другой стране. Но это не означает, что это не российская разработка – дизайн принтера полностью наш», – подчёркивает она.
Цена вопроса
Стоимость биопринтера на рынке может доходить до 15 млн рублей, говорят в «3D bioprinting solutions». В эту сумму будут входить протоколы, программное обеспечение и сервисное обслуживание.
«Могу отметить, что российский биопринтер доступен по цене, – подчёркивает Юлия Смирнова. – Стоимость хороших биопринтеров, которые предлагаются на рынке на коммерческих условиях, колеблется от 250 тысяч до 1 млн долларов. Конечно, есть и более дешёвые биопринтеры, однако они гораздо проще устроены и сильно уступают по своим функциональным возможностям». Компания рассчитывает, что покупателями выступят академические структуры и университеты, причём не только из России, но и из других стран мира, таких как Бельгия, Австрия, Бразилия. Как сообщили разработчики, у компании уже имеются конкретные договорённости, однако раскрывать, с кем именно ведутся переговоры, представители лаборатории не стали.
Индустрия биопринтинга
Эксперты относят рынок 3D-биопечати к одним из наиболее перспективных. По прогнозам IDTechEx, объёмы инвестиций и финансовых вливаний в отрасль вырастут в сотни раз, при этом один только сегмент создаваемой на биопринтере искусственной кожи через десять лет достигнет 4 млрд долларов.
Последние тренды на рынке 3D bio
Новой тенденцией становится появление альянсов между разработчиками программного обеспечения с организациями, работающими с материалами, а также структурами, ведущими научно-исследовательские работы в области биопечати. Например, с предложением о разработке программного обеспечения для российского биопринтера к «3D bioprinting solutions» обратилась американская компания Autodesk.
Такая консолидация, по мнению экспертов, в будущем может дать толчок к развитию правильных решений в области программного обеспечения отрасли биотехнологий. Одна из причин этого явления связана с осознанием IT-компаниями, работающими в сфере биопечати, невозможности развития программного продукта до уровня коммерциализации на рынке в силу весьма ограниченного спроса.
Специально для «Лекарственного обозрения» своим мнением о перспективах биопринтинга поделился профессор регенеративной хирургии в Каролинском институте (Швеция) Паоло Маккиарини.
«Основной целью тканевой инженерии является создание живых тканей и органов путём комбинирования клеток с «каркасом», который может имитировать и, следовательно, заменить нефункционирующие органы в живых животных. В настоящее время в клинической практике используются биологические или искусственные «каркасы», которые сначала засевают стволовыми клетками и необходимыми факторами роста, а затем перед трансплантацией помещают на период инкубации в биореактор. В этом процессе возможно использовать каркасы только простой формы и контролировать процесс повторного заселения клетками можно только в минимальной степени.
Биопринтинг позволяет организовать стволовые клетки, факторы роста и полимеры в более сложную трёхмерную структуру. Это означает, что, чтобы заселить разные участки органов для воссоздания, могут использоваться различные стволовые клетки (предшественники), например, сосудистой системы (с применением эндотелиальных прогениторных клеток). Можно в принципе добиться большего контроля и получить однородную ткань или орган, которые хорошо заселены стволовыми клетками. Однако сложно найти идеальный полимер, который может быть использован в процессе печати в качестве «каркаса» и который можно безопасно имплантировать пациентам. Кроме того, он должен быть биомеханически стабильным и надёжным (т. е. биологически не разлагаться) и обладать необходимыми физическими свойствами, стимулирующими стволовые клетки к дифференциации и росту».
Паоло Маккиарини отмечает, что сейчас биопринтинг становится всё более популярным.
«Множество лабораторий по всему миру занимаются 3D-печатью биокерамических каркасов для восстановления костной ткани, сосудистой системы, почек, печени, кожи и т. п., в том числе дыхательных путей. В Каролинском институте мы уже начали проводить их преклиническую оценку».
