Российские исследователи запустили первую в стране цифровую «фабрику» клеточных продуктов, позволяющую оценивать свойства биочернил и предсказывать поведение различных имплантатов в организме. Платформа предназначена для прогнозирования жизнеспособности разнообразных клеточных конструкций — от хрящевой и кожной ткани до участков печени и уретры — при 3D-биопечати. По словам ученых, этот инструмент ускорит замену донорских органов производством персонализированных тканей «из пробирки», которые будут печатать из собственных клеток пациента. Подробнее о технологии — в материале «Известий».
Как уретру, кожу и фрагменты печени печатают на принтереСеченовский университет внедрил первую в России цифровую платформу для биофабрикации — процесса создания искусственных живых органов из собственных клеток человека. Технология предполагает послойную 3D-биопечать структур, применяемых для трансплантации и изготовления персонализированных медицинских изделий. Еще в феврале ученые начали производство биомедицинских продуктов для восстановления голосовых складок, барабанной перепонки и носовых структур. В университете также ведутся исследования по созданию тканеинженерного мочеточника и других органов.
Новое решение представляет собой интеллектуальную систему, предсказывающую жизнеспособность клеточных образований при 3D-биопечати. Платформа дает возможность моделировать условия выживания клеток до начала лабораторных опытов: выявлять вероятные зоны гипоксии в формируемых тканях, подбирать оптимальные составы биочернил и настраивать режимы печати.
Это существенно уменьшает число неудачных экспериментов, экономит дорогостоящие материалы и ускоряет путь от концепции до клинического применения, сообщили «Известиям» в университете.
— Мы объединили многолетний опыт лабораторных исследований с двумя уникальными расчетными моделями, которые позволяют визуализировать и предсказывать поведение клеток в трехмерном пространстве. И получили патент на базу данных, лежащую в основе системы, — рассказал руководитель Центра разработки информационных систем и цифровых сервисов Намиг Самедов.
Платформа стала частью работы исследовательских групп университета, которые занимаются созданием биопечатных тканей — от хряща и кожи до сложных образований, таких как участки печени и уретры, отметили в вузе.
Справка «Известий»3D-биопечать (3D-биопринтинг) — технология создания объемных клеточных моделей с использованием 3D-печати, при которой клетки сохраняют свои функции и жизнеспособность. Для процесса применяют биочернила — специальные составы, выполняющие роль чернил при биопечати. Они могут включать живые клетки, биоматериалы, факторы роста и иные биологические компоненты.
Чем можно заменить донорские органы
В регенеративной медицине такая цифровая платформа помогает планировать печать персонализированных имплантатов, снижая риски отторжения и неудач, рассказали «Известиям» ученые. Стартапы и биотехнологические фирмы могут использовать ее как аналитический инструмент при разработке новых биоматериалов и биочернил. В фармацевтической сфере платформа позволяет моделировать и затем создавать ткани для тестирования лекарств с учетом индивидуальных особенностей пациентов.
— Платформа — это цифровой двойник всего процесса биофабрикации, — отметила руководитель дизайн-центра «Биофабрика» Полина Бикмулина. — Она позволяет перейти от эмпирических методов к предсказуемым и контролируемым технологиям, что открывает путь к масштабному внедрению биопечати в практическое здравоохранение.
Биофабрикация считается одним из наиболее перспективных направлений современной медицины, и данная разработка решает важные задачи в этой области, подчеркнул директор ЦК НТИ СамГМУ Алексей Комягин.
Инструмент поможет ускорить переход от донорства органов к производству персонализированных имплантатов «по мерке», пояснил «Известиям» основатель клуба Biotech и эксперт «Точки кипения Омск», директор технологической компании BruttoNetto Владимир Жуков. Создатели решения решают ключевую проблему при производстве биопечатных тканей — высокие издержки НИОКР и непредсказуемость экспериментов.
— Снижение ресурсных и временных затрат на исследования позволит вовлечь в этот процесс большее количество научных команд, сделать процесс создания новых тканей и органов предсказуемым и масштабируемым, — отметил эксперт.
Помимо научной и производственной сфер, разработка применима в фармакологии и поможет решить этические проблемы: в перспективе это позволит заменить тестирование препаратов на животных использованием искусственных тканей, имитирующих человеческую физиологию и патологию, указал специалист.
В скором времени платформа станет доступна широкому кругу научных и медицинских организаций. Ученые подчеркивают, что все напечатанные клеточные продукты в любом случае должны проходить полный комплекс испытаний.