Ученые создали метод «био-печати» тканей и органов для трансплантации

Ученые из Университетов Сиднея, Гарварда, Стэнфорда и Массачусетского Технологического Института (США) создали с помощью метода био-печати искусственную сосудистую сеть, имитирующую сосудистую систему организма, необходимую для выращивания тканей большого размера со сложным строением.

По словам одного из участников исследования, доктора Луиса Бертассони (Luiz Bertassoni) из Университета Сиднея (University of Sydney, Австралия), тысячи людей ежегодно умирают из-за нехватки органов для трансплантации. Причиной удаления тканей и органов у большинства пациентов являются онкологические заболевания, а также переломы и повреждения, полученные во время несчастных случаев.

«Представьте себе, что благодаря простому нажатию на клавишу «печать» на мониторе компьютера вам «напечатают» целый орган, в котором будут все необходимые клетки, белки, кровеносные сосуды, расположенные в правильном месте», – говорит Бертассони.

По мнению Бертассони, ученые еще пока далеки от осуществления этого, но их исследования движутся в данном направлении. «Полученные результаты являются важным новым этапом на пути достижения этой цели», – говорит ученый.

По его словам, сейчас ученые печатают модели, которые по мере совершенствования технологии будут использоваться для того, чтобы изменить методы лечения пациентов во всем мире.

Сложность воссоздания сосудистой сети человека

Чтобы поддерживать жизнь в организме, клеткам необходим постоянный доступ к питательным веществам, кислороду и эффективной системе «утилизации отходов». Именно поэтому создание системы кровеносных сосудов является главной задачей специалистов при конструировании биологических тканей и органов.

Клетки погибают без адекватного кровотока, поскольку кровь переносит кислород, необходимый для их роста и выполнения ими разнообразных функций в организме.

По мнению Бертассони, одной из самых больших сложностей при создании тканей и органов является воспроизведение растущей сети кровеносных сосудов и капилляров. Сейчас ученые наконец-то смогли решить эту проблему.

Большой успех исследователей

Используя высокотехнологичный биопринтер, ученые изготовили множество связанных между собой тончайших волокон, которые выполнили роль формы для искусственных сосудов. Затем они покрыли трехмерную структуру особым белковым материалом, насыщенным клетками, который затвердел после воздействия на него светом. В конце ученые удалили биопечатные волокна, оставив сеть тончайших каналов, покрытых человеческими эндотелиальными клетками, которые самоорганизовались и меньше чем за неделю сформировали прочные капилляры.

Результаты исследования показали, что биопечатная сосудистая сеть способствовала лучшему выживанию клеток, их дифференцировке и пролиферации, по сравнению с клетками, к которым не поступали питательные вещества.

По словам Бертассони, ученые уже умеют воссоздавать небольшие фрагменты тканей в лаборатории, но возможности био-печати трехмерных тканей с функционирующими кровеносными сосудами немедленно изменят «правила игры». Упрощенные регенеративные материалы уже давно были доступны для применения в клинике, но настоящая регенерация сложных и функционирующих органов – это то, к чему стремятся врачи и чего хотят пациенты, и именно это является целью научных разработок.

(фото: © Gennadiy Poznyakov / Fotolia)

По материалам University of Sydney

Оригинальная статья:
Luiz E. Bertassoni, Martina Cecconi, Vijayan Manoharan, Mehdi Nikkhah, Jesper Hjortnaes, Ana Luiza Cristino, Giada Barabaschi, Danilo Demarchi, Mehmet R. Dokmeci, Yunzhi Yang, Ali Khademhosseini. Hydrogel bioprinted microchannel networks for vascularization of tissue engineering constructs. Lab on a Chip, 2014; 14 (13): 2202 DOI: 10.1039/C4LC00030G