Основные понятия:

   Трансплантация – это пересадка какого-либо органа или ткани, например, почки, сердца, печени, лёгкого, костного мозга

   Трансплантология – раздел медицины, изучающий проблемы трансплантации органов (в частности, почек, печени, сердца), а также перспективы создания искусственных органов.

  Выращивание органов – перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание различных полноценных жизнеспособных биологических органов для человека. Пока технология не применяется на людях, так как все попытки трансплантации подобных органов пока были безуспешными, однако идут активные разработки и эксперименты в этой области. По словам директора Федерального научного центра трансплантологии и искусственных органов имени Шумакова профессора Сергея Готье, выращивание органов станет доступным через 10-15 лет.

     Концепция работы:

    Хирурги, которые занимаются пересадкой человеческих органов, надеются, что однажды они смогут по первому запросу получить все необходимые для пересадки органы. Сейчас пациент может провести несколько месяцев, а возможно и лет, в ожидании органа от подходящего пациента. На протяжении этого времени его состояние может ухудшиться. Он может даже умереть. Благодаря искусственным органам, можно было бы не только облегчить страдания пациентов, но и сохранить человеческие жизни. Теперь, с появлением первого коммерческого 3D биопринтера, эта возможность может стать реальностью. Вначале будут создаваться только простые ткани, такие как кожа, мышцы и небольшие участки кровеносных сосудов. Однако, сразу после окончания испытания тестовых образцов, начнется производство кровеносных сосудов для операций, когда необходимо «прокладывать» новые сосуды для движения крови чтобы обойти поврежденные. После дальнейших исследований, можно будет производить более сложные органы. Поскольку машины способны печатать сети разветвленных сосудов, можно было бы, например, создавать сети кровеносных сосудов, необходимых для снабжения кровью таких искусственно произведенных органов как печень, почки, сердце. Печать функционирующих органов по сложности намного превышает печать пластиковых предметов. Несмотря на это, эти процессы имеют много общих черт. В том и другом случае применяются картриджи, которые выстреливают чернила или биологический материал и накладывают их слой за слоем на специальной платформе. Но следует иметь в виду и ключевые различия этих процессов:

- внешний вид большинства органов знаком любому человеку, изучившему школьную программу. Но печатать их большими партиями по стандартному образцу недопустимо. Перед печатью пациент должен пройти процедуры компьютерную томографию и МРТ. Полученные результаты проходят сложную компьютерную обработку, и только после этого создается макет, используемый машиной для определения, куда и как необходимо наносить клетки.

- вместо традиционных для принтеров чернил, биопринтеры используют человеческие клетки того органа, который необходимо синтезировать, или стволовые клетки. Для получения цельной структуры из отдельных клеток в картридже находится специальное скрепляющее вещество. Кроме этого, для печати такие принтеры могут использовать биоинженерные материалы, которые не отторгаются человеческим организмом. Таким материалом, например, является полимер альгинат, используемый  в производстве клапанов аорты. В 2012 году на биопринтере была произведена и успешно имплантирована челюсть из титана. Ее обладательницей стала 83-летняя женщина. В 2013 году в США была проведена операция по трансплантации черепа, напечатанного на 3D-принтере. Сразу после печати искусственный орган помещают в специализированные инкубационные условия. Это необходимо для того, чтобы клетки начали делиться и синхронизировались в совместной работе, как в настоящих человеческих органах.

   Как раз этот пункт процедуры и является камнем преткновения, мешающим повсеместному распространению биопринтеров в больницах для производства искусственных органов.

 

     Прогнозы будущего печати органов

   За продолжительную историю работы над вопросами печати человеческих органов науке удалось добиться лишь частичного успеха. Задача получения органов была решена, но большинство из них могли функционировать лишь на протяжении нескольких дней. К примеру, упоминавшаяся выше компания Organovo смогла создать печень, практически идентичную человеческой, способную выполнять все функции, возложенные на данный орган. Но и здесь не обошлось без проблемы: синтезированный орган смог функционировать лишь на протяжении 40 дней. В апреле текущего года учеными из Луисвиллского университета были напечатаны клапаны сердца и небольшие вены. Однако полноценное сердце напечатать пока не представляется возможным. Биоинженеры Корнельского университета смогли создать прекрасно функционирующее искусственное ухо из живых клеток и специального геля.

   По статистике, около 90%  всех пациентов, ожидающих трансплантации, необходимы новые почки. Эти данные подтолкнули китайских ученых к созданию почек в помощью 3D-технологии, однако и эти органы оставались функциональными лишь на протяжении 4-х месяцев. В настоящее время Энтони Атала работает над задачей печати искусственных почек. На медицинской и технологической конференциях демонстрировалась неработающая модель этого органа, выполненная по 3D-технологии.