С появлением 3D биопринтеров приблизилось время, когда мы сможем производить пригодные для пересадки человеческие органы.
«Возможность производить живые человеческие ткани для медицинских исследований и клинической практики изменит будущее медицины, – считает Кейс Мерфи, исполнительный директор Organovo (компания занимается созданием функционирующих человеческих тканей в Сан-Диего). – Выращивать клетки мы можем уже на протяжении нескольких лет, но до сих пор мы не могли создавать ткань, которая в свою очередь превратится в нормально функционирующий орган».
Благодаря 3D принтерам технология продвинулась вперед настолько, что теперь ученые (а сейчас уже целые компании) могут соединять клетки слой за слоем, получая ткань, из которой, в конечном итоге, можно будет создавать пригодные для имплантации полноценные органы.
Необходимость такого производства легко оценить: каждые 30 секунд умирает пациент, которого можно было бы спасти с помощью пересадки тканей.
Так как же появилась новая технология? Одно из первых открытий принадлежит Дорис Тейлор, главе Центра сердечнососудистых заболеваний в Университете Миннесоты. В 2008 году ее исследовательской группе удалось удалить клетки из органов, оставив лишь «скелет». Органы, такие как сердце, почки, поджелудочная железа, легкие и печень, могут быть снова «наполнены» клетками так, что при поступлении крови и кислорода «скелет» снова станет полноценным органом.
Процесс «удаления» клеток превратился из лабораторного исследования в предмет коммерческой деятельности, когда компания Miromatrix Medical Inc. (Иден-Прери, Миннесота) совместно с Университетом Миннесоты получила эксклюзивное право на данную технологию. Процесс начал применяться с 2010 года.
Вскоре возник вопрос: какой продукт появится на рынке в первую очередь? Им стал Miromatrix Biomesh («биологическая решетка», созданная на основе тканей сердца). Роберт Кохен, исполнительный директор компании Miromatrix, объясняет такой выбор наличием потенциального рынка (свыше 2 миллиардов долларов) и желанием клиник использовать новый продукт и его улучшенные варианты. «Кроме того, мы принимали во внимание прибыль, которую получат наши акционеры в случае быстрого выхода на рынок», – добавляет Кохен. – Для нас было важно упростить, насколько это возможно, процесс производства, поэтому компания построила собственную фабрику. Конечный продукт должен появиться в течение следующих двух лет. Мы верим, что наша технология в итоге позволит пересаживать донорские органы, очищенные от клеток, в виде «биологических решеток» или предварительно «наполняя» их совместимыми с реципиентом клетками».
Потенциал рынка
Процесс создания живых функционирующих тканей для восстановления поврежденных или пересадки пациентам с врожденными или приобретенными дефектами тканей каких-либо органов назвали регенеративной медициной. И потенциальный рынок для этого направления очень велик.
«Регенеративная терапия поможет сэкономить 250 миллиардов долларов в год только в Штатах, если ее начнут применять в клинической практике», – считает Гил Ван Боккелен, исполнительный директор компании Athersys. Его компания, центральный офис которой находится в Кливленде (Огайо), занимается исследованием и развитием применения стволовых клеток при лечении различных заболеваний: сердечнососудистых, неврологических, воспалительных и иммунных.
Крупные фармацевтические компании и компании, производящие изделия медицинского назначения, также оценили возможности нового рынка: Johnson&Johnson вложила деньги в Miromatrix для совместной работы над новым продуктом, а Pfizer сотрудничает с Athersys в их исследовании стволовых клеток.
Производство продукции на основе «удаления» клеток требует инновационных технологий. В Organovo нашли такую технологию. Им удалось создать функциональную человеческую ткань с помощью 3D биопринтинга.
Принцип технологии в следующем: сначала определяют тип ткани, которую нужно получить. Затем запускается биопроцесс, направленный на создание многоклеточных «блоков» (их называют «биочернилами») на основе клеток, из которых будет состоять необходимая ткань. Затем «биочернила» слой за слоем распределяются с помощью принтера, создавая ткань необходимого размера. Биоинертный гидрогель используется для укрепления, так как ткань выстраивается и в горизонтальном, и в вертикальном направлении для получения объемных образцов. Кроме того, его используют как наполнитель при создании каналов и пустот для точного воспроизведения природной ткани.
«С помощью образца ткани печени, созданного на биопринтере Organovo, мы доказали, что наша технология лучше любой подобной из уже существующих, – заявляет Кейс Мерфи. – Наши образцы – это не только первый шаг к созданию полноценного органа, они позволят медицинским исследованиям выйти на качественно новый уровень».
Первые образцы ткани в Organovo выпустят уже в 2014 году. Это будут ткани печени для лабораторий, тестирующих лекарственные препараты, и для медицинских исследований.
В Organovo считают, еще слишком рано говорить о том, когда созданные ими ткани будут применяться в терапии. Им предстоит пройти множество клинических испытаний, чтобы доказать безопасность и эффективность такого метода лечения.
Сотрудничество на рынке
«Ведущие исследователи в области регенеративной медицины в лучших университетах проявляют интерес к нашей запатентованной технологии, – говорит Кейс Мерфи. – Многие их них работали с этой технологией с момента выпуска первой журнальной статьи о ее изобретении. Чтобы не изобретать велосипед, мы решили сотрудничать с исследователями на уровне промежуточных продуктов. Это удобнее, чем делать абсолютно все внутри одной компании».
Недостатка в доступных исследованиях нет. В Институте регенеративной медицины Wake Forest в Северной Каролине доктор Энтони Атала создал несколько мочевых пузырей. Их пересадили семи пациентам, и они до сих пор функционируют. В университете Cornell использовали технику 3D биопринтинга для создания нового внутреннего уха. Исследования в этой области продолжаются по всему миру.
Перевод Екатерины Лукьяновой с портала http://www.industryweek.com
