3D-биопечать представляет собой высокотехнологичную биомедицинскую платформу, позволяющую воспроизводить ткани и, в конечном счете, жизненно важные органы из отдельных клеток. Теоретически это открывает совершенно новый горизонт возможностей для трансплантологии.
Вместо длительного, иногда многолетнего мучительного ожидания совместимого донорского материала, – с постоянным риском, что трансплантат все же будет отторгнут иммунной системой, – пациенты, обратившиеся к 3D-биопечати, получали бы строго индивидуализированный орган, синтезированный специально для конкретного организма. Однако и сегодня, после двух десятилетий успешного развития технологий биопечати, этому направлению недостает существенных прорывов для начала реального производства сложных трехмерных биомиметических тканевых структур.
По мнению экспертов из Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD), Наньянского технологического университета (NTU, Сингапур) и Азиатского университета (Тайвань, Китай), техники культивирования тканей требуют ускорения прогресса в решении некоторых проблем, где образовались своеобразные «бутылочные горлышки», – в частности, это проблема созревания биопечатаемой многоклеточной 3D-структуры в полноценно функционирующую ткань. Статья под названием «Напечатайте мне орган! Почему пока нельзя?» опубликована в журнале «Progress in Polymer Science».
В статье также представлен глубокий обзор последних достижений и проанализированы различные техники биопечати, успехи в разработке т.н. био-чернил, внедрении новых стратегий биопечатания и созревания тканей. Особое внимание уделяется роли науки о полимерах, ее вкладу в преодолении основных препятствий в области биопечати органов, таких как достижение полной биомимикрии, васкуляризация и анатомически-релевантное строение 3D-биоконструктов.
Применение комплементарных стратегий, в частности, динамических ко-культуральных перфузионных систем, рассматривается как критически важное в плане обеспечения дозревания и конечной «сборки» биопечатаемых тканевых конструктов. Несмотря на то, что сегодня стало возможным производство тканей и органов необходимого человеку масштаба, которые потенциально способны созревать в васкуляризированные и хотя бы частично функциональные ткани, технология по-прежнему отстает в главном направлении, т.е. в области биопечатания специфических для человека тканей и органов; причиной выступают сложности в создании тканеспецифического экстрацеллюлярного (внеклеточного) матрикса и в обеспечении процессов дозревания. К настоящему времени еще не разработаны реально применимые ко-культуральные среды, подходящие для различных типов клеток одновременно, а также техники конечного кондиционирования тканей непосредственно перед имплантацией.
Профессор Сингапурского университета технологии и дизайна, ведущий автор статьи Хуа Чи Кай в заключение поясняет:
«Хотя 3D-биопечать все еще пребывает на ранних стадиях развития, в последние годы она совершила несомненный рывок вперед, что указывает на принципиальную реальность получения лабораторно культивируемых функциональных органов. Однако для окончательного прорыва за пределы сегодняшней медицины мы должны преодолеть технические проблемы на пути создания тканеспецифических био-чернил и оптимизации процессов созревания тканей. В конце концов это окажет огромное влияние на жизни пациентов, многие из которых сейчас могут полностью зависеть от будущего 3D-биопечати».
