Биопринтинг: завтра начинается сегодня

«Какой будет биопечать завтра?» — такова была главная тема Третьей международной научной конференции «Новые технологии в сфере биопринтинга», прошедшей в Москве. Это уже третье подобное мероприятие, организованное лабораторией биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions совместно с Фондом «Сколково».

Если на первой конференции участников прежде всего интересовал вопрос, что представляет собой биопринтинг, то на этот раз основное внимание было уделено практическим аспектам применения технологий биопечати. Именно поэтому конференция была посвящена не столько биологическим вопросам трехмерной печати органов, сколько инженерным аспектам развития биопринтинга.

«В последнее время количество конференций, посвященных трехмерной биопечати, заметно увеличилось. Они проходят в разных странах мира. Поскольку отрасль сравнительно молодая, число ученых и компаний, работающих в этой сфере, пока невелико, поэтому мы часто видим одних и тех же специалистов и слышим похожие доклады. Именно поэтому мы решили пойти другим путем и пригласили ведущих экспертов по новым направлениям трехмерной биопечати. В этот раз мы уделим особое внимание инженерным аспектам технологии, поговорим о том, как создаются биопринтеры и какими принципами руководствуются инженеры при их разработке», — отметил управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани, открывая конференцию.

Поэтому большинство докладов было посвящено перспективам развития биопечати. Так, научный руководитель лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions, кандидат медицинских наук Владимир Миронов представил доклад, посвященный четырехмерной биопечати (4D-биопечати), биопечати in vivo и магнитной биопечати. Доктор философии, адъюнкт-профессор Медицинской школы Стэнфордского университета Уткан Демирчи рассказал о технологиях трехмерной биопечати, основанных на использовании сил Фарадея и магнитной левитации. Доктор физико-математических наук, руководитель отдела нанотехнологий Лазерного центра Ганновера, профессор Ганноверского университета Борис Чичков представил современные лазерные технологии биопечати.

В мировой индустрии трехмерной биопечати сегодня происходит множество важных изменений. Особенно заметный прогресс наблюдается в развитии самих биопринтеров. Так, компания Organovo уже производит ткани печени человека, которые используются фармацевтическими и косметическими компаниями для доклинических исследований и оценки лекарственных препаратов.

Биопринтер японской компании Cyfuse использует для печати тканевые сфероиды и специализируется на создании хрящевой и сосудистой тканей.

Биопринтер, разработанный в Ирландии, значительно расширил перечень материалов, пригодных для биопечати. Он способен работать с различными гидрогелями, включая коллаген, желатин, альгинат, хитозан и другие материалы.

Южнокорейская компания ROKIT ведет разработку биопринтера, предназначенного для масштабного производства человеческой кожи. Разработчики рассчитывают завершить проект к 2018 году, после чего технология сможет применяться для лечения ожогов, проведения реконструктивных и косметических операций, а также терапии различных дерматологических заболеваний.

Российская компания 3D Bioprinting Solutions разработала биопринтер оригинальной конструкции FABION, который позволяет работать с различными биоматериалами и создавать тканевые и органные конструкты. Впервые устройство было представлено на Второй международной конференции по биопринтингу и биофабрикации в Москве. Тогда мало кто предполагал, что всего через полгода после презентации с его помощью будет впервые в мире успешно напечатан функциональный конструкт щитовидной железы мыши. Еще через несколько месяцев завершились эксперименты на животных, подтвердившие жизнеспособность и функциональность имплантированного конструкта.

По мнению одного из ключевых спикеров конференции, профессора Ганноверского университета имени Лейбница и руководителя отдела нанотехнологий Лазерного центра Ганновера Бориса Чичкова, в ближайшем будущем биопринтинг станет востребован не только в трансплантологии. Одним из наиболее перспективных направлений он считает развитие технологий «органов-на-чипе» — миниатюрных тканевых моделей различных органов, которые могут использоваться в фармацевтических исследованиях и медицинской диагностике.

При этом главной целью исследований по-прежнему остается создание органов для трансплантации человеку. Именно поэтому научному руководителю 3D Bioprinting Solutions Владимиру Миронову чаще всего задавали вопрос о сроках появления первого напечатанного человеческого органа. Его ответ был сдержанным: «Мы обязательно сообщим общественности, когда достигнем существенного прогресса и сможем объективно оценить скорость развития технологии. Мы работаем в соответствии с намеченным планом, учитывая накопленный опыт и существующие возможности. Пока можно лишь сказать, что эта работа уже активно ведется».

По мнению основателя группы компаний INVITRO Александра Островского, в которую входит и лаборатория 3D Bioprinting Solutions, «технология биопечати органов призвана решить одну из наиболее острых мировых проблем — нехватку донорских органов. Первые шаги на пути к созданию сложных органов уже сделаны. Научной команде 3D Bioprinting Solutions удалось создать функциональный конструкт щитовидной железы мыши, а проведенные эксперименты подтвердили его функциональность и успешное приживление после трансплантации».

«Новые технологии в сфере биопринтинга» станут главной темой Третьей международной научной конференции, которая пройдет в Москве. Это уже третья конференция по биопринтингу и биофабрикации, организованная совместно лабораторией биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и инновационным центром «Сколково». По традиции мероприятие состоится в Гиперкубе. 11 февраля 2016 годаздесь соберутся ведущие российские и зарубежные специалисты в области биопринтинга. В качестве ключевых спикеров выступят профессор Владимир Миронов (Россия), профессор Борис Чичков (Германия) и профессор Уткан Демирчи (США).

С докладами выступят инженер и изобретатель самого маленького в мире биопринтера Клаус Штадльман; кандидат медицинских наук, научный руководитель лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions Владимир Миронов; Ph.D., адъюнкт-профессор Медицинской школы Стэнфордского университета, руководитель лаборатории биоакустических и микроэлектромеханических систем в медицине Уткан Демирчи; инженер лаборатории 3D Bioprinting Solutions Фредерико Перейра; доктор физико-математических наук, руководитель отдела нанотехнологий Лазерного центра Ганновера и профессор Ганноверского университета Борис Чичков; управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани; Ph.D., специалист по акустическим технологиям Центра информационных технологий Renato Archer (Кампинас, Бразилия) Сергей Балашов.

Биопринтинг считается одной из ключевых технологий будущего, способной стать основой развития регенеративной медицины. Ведущие технологические компании включают его в число наиболее перспективных направлений развития медицины и высоких технологий. На протяжении последних десяти лет этой областью активно занимаются ведущие мировые научные центры и исследовательские коллективы. Россия также присоединилась к развитию данного направления и формирует собственные компетенции в области биопринтинга. Развитие технологий трансплантации органов и тканей, созданных с помощью трехмерной биопечати, входит в число приоритетных стратегических задач.

На предыдущей конференции 3D Bioprinting Solutions впервые представила первый российский биопринтер оригинальной конструкции FABION. Все ведущие зарубежные специалисты, приехавшие на мероприятие, выразили желание посетить лабораторию и увидеть разработку своими глазами. По мнению участников конференции, среди которых были профессор Института регенеративной медицины Университета медицинских наук Уэйк-Форест Джеймс Дж. Ю, доцент Технического университета Вены Александр Овсяников, профессор Медицинской школы Стэнфордского университета Уткан Демирчи и директор Центра аддитивного производства Наньянского технологического университета Чуа Чи Кай, российский биопринтер стал важным шагом в развитии мировой технологии биопечати. Кроме того, доцент Университета Айовы Ибрагим Тарик Озболат запросил материалы о разработке FABION для включения ее описания в свою книгу, посвященную развитию биопринтинга.

За прошедший год в области биопринтинга произошло множество важных событий. В российской лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions впервые в мире был создан функциональный конструкт щитовидной железы мыши. В качестве биоматериала использовались клетки, полученные от лабораторных животных. После трансплантации конструкта мышам с предварительно разрушенной щитовидной железой уровень гормона Т4 значительно повысился, что подтвердило жизнеспособность и функциональность созданного органного конструкта. Это достижение открывает новые перспективы для лечения заболеваний щитовидной железы, которыми, по различным оценкам, страдают сотни миллионов людей во всем мире. Только в России ежегодно диагностируется около 5000 случаев рака щитовидной железы. По мнению специалистов, технологии биопечати способны в будущем существенно повысить качество жизни таких пациентов.

Кроме того, за последнее время мировыми исследовательскими группами были достигнуты и другие важные результаты:

• создана первая ткань почки, пригодная для использования при доклинических испытаниях лекарственных препаратов;
• объявлено о разработке первого в мире биопринтера, способного печатать кровеносные сосуды для создания персонализированных органов;
• создана бионическая конечность крысы, мышцы, сосуды и соединительные ткани которой выращены из стволовых клеток. Новая технология позволяет формировать искусственные конечности в биореакторе, используя в качестве основы поврежденную конечность и стволовые клетки. За несколько недель исследователям удалось получить полноценную тканевую конструкцию, за исключением нервной системы.

«Сейчас перед всеми учеными, работающими в этом направлении, стоят одни и те же цели и задачи, — отметил на предыдущей конференции профессор Джеймс Дж. Ю. — Это непростой путь от лабораторного исследования к пациенту».

Третья международная научная конференция призвана не только продемонстрировать современные достижения и перспективы развития биопринтинга, но и объединить ученых из разных стран мира для совместной работы над созданием технологий будущего.

Предварительная программа

Организаторы мероприятия 3D Bioprinting Solutions и инновационный центр "Сколково" объявляют об открытии аккредитации и регистрации для представителей средств массовой информации, научных групп, представителей финансового сектора и других заинтересованных тематикой мероприятия лиц. Традиционно партнером одного из важнейших событий по теме революционной технологии биопринтинга является медицинская компания ИНВИТРО.