Уникальную возможность – пообщаться с теми, кто в ближайшем будущем создаст «запчасти» для человека, и узнать о новейших разработках в этой области – предоставили посетителям международной конференция «Новые технологии в сфере биопринтинга / New Directions in Bioprinting» ее организаторы: Фонд «Сколково» и компания «3Д Биопринтинг Солюшенс», резидент биомедицинского кластера фонда. Конференция состоялась 11 февраля в Гиперкубе инновационного центра «Сколково» при партнерском участии медицинской компании ИНВИТРО.
Тема новинок в биопринтинге объединила разработчиков и научные группы, так или иначе связанные с технологиями 3D-биопринтинга, студентов и аспирантов различных вузов, клиницистов, ожидающих получить готовый к использованию продукт, и журналистов. Перед собравшимися выступили лучшие специалисты в новых направлениях трехмерной биопечати.
История биопечати органов началась в 2003 году с появления статьи профессора Владимира Миронова и его коллег, в которой была сформулирована технология сборки тканей и органов из конгломератов клеток и введены основополагающие термины: органопринтинг (organoprinting), биочернила (bioink), биопринтинг (bioprinting). Исследования под руководством профессора Миронова продолжились, и в 2014 на конференции по биопринтингу и биофабрикации резидент Фонда «Сколково» компания «3Д Биопринтинг Солюшенс» презентовала первый российский биопринтер Fabion оригинальной конструкции, признанный на данный момент самым многофункциональным. Затем компания напечатала щитовидную железу, и, наконец, несколько месяцев назад команда лаборатории биотехнологических исследований все той же «3Д Биопринтинг Солюшенс» первой в мире провела эксперимент по вживлению в организм мыши органного конструкта щитовидной железы.
Комментируя развитие сферы биопринтинга Вице-президент, Исполнительный директор кластера биомедицинских технологий Фонда «Сколково» Кирилл Каем отметил, что наибольший интерес со стороны прессы вызывает именно научная составляющая биофабрикации – печать органов в рамках эксперимента. В то же время требуется переход от стадии эксперимента к стадии внедрения технологии в повседневную практику: «Без работы множества лабораторий в различных странах эта составляющая так и останется экспериментом. Для того, чтобы технология продвигалась в сторону печати органов человека, чтобы в будущем появилась возможность ее клинического применения, необходимы сотни учёных и сотни принтеров. Именно этот спрос и является на текущий момент той бизнес-возможностью, которую реализует резидент Сколково – «3Д Биопринтинг Солюшенс». Успешный эксперимент с тироидом мыши подтверждает уникальность основной разработки стартапа – принтера Fabion».
Важность подобного рода экспериментов и возможности открыто обсудить достигнутые результаты подчеркнул в своем приветственном слове старший вице-президент Фонда «Сколково» по инновациям Василий Белов: «Компания «3Д Биопринтинг Солюшенс» входит в число не только российских, но и мировых лидеров в области биопечати. Мы все понимаем значимость и потенциал исследований, которые ведет эта компания. Идея «Сколково», помимо выдачи грантов, предоставления льгот, акселерации, содействия в патентовании, состоит еще и в том, что это площадка для общения, экосистема, среда, в которой в результате общения участников вызревают новые идеи и проекты».
Василий Белов
В свою очередь управляющий партнер «3Д Биопринтинг Солюшенс» Юсеф Хесуани отметил вклад Фонда «Сколково» в создание среды для дискуссий и обмена опытом: «Мы очень благодарны «Сколково» за поддержку и предоставление площадки для встреч с коллегами и обсуждения профессиональных вопросов».
Борис Чичков, профессор, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нанопроизводства, руководитель Отдела нанотехнологий в Лазерном центре Ганновера (Германия) сделал доклад на тему «Лазерная биопечать: прошлое, настоящее и будущее», осветив цели, задачи и проблемы биопринтинга.
Борис Чичков
Профессор Чичков оценил вклад российских ученых в лазерную биопечать: «Русская наука всегда была довольно сильной. Даже те, кто уехал за границу, позиционируют себя как русские ученые. Вклад в прогресс российских ученых – большой и заметный, в частности в эту область. В области лазерной биопечати необходимо, чтобы человек не боялся мыслить широко. Он должен быть немножко инженер, химик, физик, и немножко биолог. Такой широкий подход к проблемам, известный как русская смекалка, всегда был характерен для России».
Комментируя разрешающие способности метода биопечати Борис Чичков сказал: «Мы можем печатать одиночные клетки, сотни и тысячи клеток. Сейчас мы ставим перед собой совсем другие цели, и напечатать человека – бессмысленная задача. Основные задачи – это создание «запчастей» для человека, или усовершенствование – витализация медицинских имплантатов, создание трехмерных клеточных моделей из клеток конкретного пациента для разработки персональных лекарств, что позволит избежать экспериментов на животных».
По словам профессора Чичкова, политическая обстановка не влияет на его работу. «Мы занимаемся наукой, мы не занимаемся политикой», – подчеркнул он.
О 3D-биопринтинге, основанном на управлении силами Фарадея и магнитной левитации рассказал доктор философии, адъюнкт-профессор Медицинской школы Стэндфордского университета, руководитель лаборатории биоакустических и микроэлектромеханических систем в медицине Уткан Демирчи. Отвечая на вопросы он заверил слушателей, что волновое воздействие функционально не влияет на клетки и не создает проблем при биопечати.
Научный руководитель Лаборатории биотехнологических исследований «3Д Биопринтинг Солюшенс» Владимир Миронов посвятил свое выступление новым направлениям в развитии технологии трехмерной биопечати.
«Если хотите построить органы, научитесь делать тканевые сфероиды», – заявил Владимир Миронов. Назвав технологию биопринтинга «лидирующим фронтом третьей индустриальной революции», он напомнил собравшимся, что биопечать органов – это по сути роботическая послойная биофабрикация органных конструкций из тканевых сфероидов согласно цифровой модели. В таком случае биочернилами выступают конгломераты клеток – сфероиды, а биобумагой – биодеградируемый гидрогель.
Гибридные технологии профессор Миронов считает одной из технологий будущего. С их помощью можно печатать кожу, или используя фибробласты создать соединительно-тканную заплатку из человеческого коллагена – самый простой и элегантный продукт. Среди новых и перспективных направлений Владимир Миронов назвал 4D-биопечать, биопечать invivo, магнитную и акустическую биопечати, формативную биофабрикацию. Он также рассказал о планах создания «тканевого пистолета», призванного стрелять, чтобы лечить (shoot to heal), о разработках, позволяющих бороться с облысением, о биопринтинге в космосе, о том, как была напечатана щитовидная железа и как печатать васкуляризированную конструкцию любого органа.
Владимир Миронов
«Вопрос: если мы знаем, как делать маленький органоид почки, который состоит из 200 нефронов, если мы знаем, как печатать артериальную и венозную системы, если мы знаем, как печатать выводную систему, можем мы напечатать почку или нет? Ответ: время покажет», – завершил свое выступление Владимир Миронов под бурные аплодисменты.
На бизнес-аспектах молодой технологии биопечати (она была запатентована в США калифорнийской компанией Organovo в 2006 году, сейчас контролируется полуторами десятками производителей) остановился Юсеф Хесуани. Он отметил расширение областей практического применения технологии и готовность крупных компаний в нее вкладываться.
Юсуф Хесуани
Так, помимо трансплантологии, предиктивной токсикологии и фармакологии, 3D биопечать приходит в пищевую, фешн и спортивную индустрии: компании Mosa Meats, Modern Meadow пытаются в лабораториях напечатать мясные продукты из клеток мышечной ткани животных, модные дизайнеры заинтересованы в создании моделей из напечатанной кожи, а New Balance совместно с MIT работают над созданием первой биопринтинговой одежды с использованием бактерий bacillus subtilis natto, которые будут создавать вентиляционные отверстия.
Отвечая на вопрос о преимуществах напечатанной ткани перед выращенной, Хесуани подчеркнул, что автоматизированный и стандартизированный процесс биопечати позволяет создавать более сложные биологические конструкты за более короткий срок, что в итоге ведет к снижению стоимости продукта.
В ходе конференции собравшиеся также обсудили инженерные аспекты 3D- биопечати (доклад Клауса Штадлмана, изобретателя самого маленького в мире биопринтера: «Инженерные аспекты разработки новых трехмерных биопринтеров», доклад Фредерико Перейра, инженера Лаборатории «3Д Биопринтинг Солюшенс»: «Принципы конструкции и работы трехмерных биопринтеров»).
В заключительном слове директор по развитию «3Д Биопринтинг Солюшенс» Дмитрий Фадин отметил высокую скорость коммерциализации продуктов технологии 3D-биопечати: «В этой индустрии путь от науки до коммерциализации оказался беспримерно коротким».
Дмитрий Фадин
На третью конференцию были вынесены только те аспекты биопринтинга, которые являются новинками. «Уже появились вещи, которые новинками не являются, что довольно необычно для технологии, которая как идея возникла в 2003 году. К 2010-2011 году было сформулировано, что можно делать при помощи этой технологии, а к 2016 уже приходиться выбирать технологические новинки, которые были бы интересны аудитории, чтобы не повторяться», – поделился с корреспондентом Полит.ру один из организаторов конференций по биопринтингу Дмитрий Фадин.
По его мнению, в биопринтинге существует масса инженерных вопросов, для разработки и решения которых необходимо привлекать специалистов, занимающихся фундаментальными исследованиями: биологов разного профиля, химиков, материаловедов. В то же время есть работа и по части программирования самих принтеров: каждая компания претендует, что ее программа станет стандартной для индустрии, но пока это никому не удалось.
«Биопринтинг – это тема, в которой небольшие компании имеют такие же шансы на успех, как и крупные научные центры. Сейчас российские ученые и Россия находятся в тренде, поскольку начали одновременно со всеми, и скорость движения примерно одинаковая: кто-то лидирует в одном, кто-то в другом», – считает Фадин.
На вопрос, когда напечатанная щитовидная железа дойдет до рынка, Дмитрий Фадин дал обнадеживающий ответ: «Теоретически никаких препятствий для пересадки железы человеку нет. Это будет сделано. Если раньше это был вопрос десятилетий, то сейчас это вопрос лет. Подтверждением тому служит результаты научной работы команды «3Д Биопринтинг Солюшенс», которая первая в мире не только напечатала конструкт щитовидной железы мыши, но и провела успешный эксперимент по её подсадке животным. И этим показала выживаемость напечатанного конструкта и наличие функции на уровне организма».
