Подведены итоги первого в мире эксперимента по печати живых тканей в космосе

07 Марта 2019 09:49 48

В декабре 2018 года на борту Международной космической станции (МКС) состоялся первый в мире эксперимент по печати живых тканей в невесомости. Заказчик эксперимента — российская компания 3D Bioprinting Solutions, основанная крупнейшей частной медицинской компанией в России ИНВИТРО.



Для этих целей был разработан специальный магнитный биопринтер, который был доставлен на МКС 4 декабря 2018 года командиром корабля, космонавтом-испытателем Олегом Кононенко, впоследствии и проводившим эксперимент.

По итогам космического эксперимента были получены данные, необходимые для дальнейших испытаний технологии формативной биопечати. Были распечатаны 12 трехмерных тканеинженерных конструктов: 6 образцов ткани хряща человека и 6 образцов ткани щитовидной железы мыши.

Результаты продемонстрировали, что технология позволяет проводить сборку трехмерных живых тканеинженерных и органных конструкций, используя низкие концентрации парамагнетиков, что значительно снижает их возможное токсическое воздействие на жизнеспособность клеток.

В 2019 году в компании продолжат серию биологических экспериментов по печати органных конструктов и живых тканей. В планах еще один масштабный проект — биопечать мяса. Кроме того, на августовском «Союзе» на станцию отправятся синтетические материалы на основе керамики, которые можно использовать для регенерации костных тканей.

Экипаж станции выполнил все этапы экспериментальной работы в соответствии с бортовой документацией. Был проведен анализ фотоснимков и видеозаписей, сделанных на МКС, который показал процесс сборки конструктов в условиях естественной микрогравитации.

После получения образцов на Земле была произведена гистологическая оценка трехмерных конструктов, собранных из тканевых сфероидов.



Гистологический анализ тканевых конструктов показывает, что клетки внутри напечатанных конструктов живы и обладают формой и строением, характерными для здоровых клеток. Экспериментальные данные подтвердили работоспособность оборудования и принципиальную возможность использования технологии трехмерной магнитной биопечати, в которой вместо традиционных твердых биодеградируемых подложек — например, гелей, используемых на Земле, в качестве «полевой» подложки использовалось магнитное поле.

Разработанный магнитный биопринтер позволяет на новом технологическом уровне изучать физиологию тканеинженерных конструктов, а также печатать сложные по строению человеческие органные конструкты, в условиях естественной микрогравитации в космосе.

Компания-создатель космического биопринтера 3D Bioprinting Solutions может отправить клетки говядины или рыбы на Международную космическую станцию для экспериментов по печати из них полноценного мяса уже в августе 2019 года.

3D Bioprinting Solutions — лаборатория биотехнологических исследований, основанная крупнейшей частной медицинской компанией в России INVITRO. Деятельность лаборатории — разработка и производство биопринтеров и материалов в области трехмерной биопечати, разработка новых технологий в биофабрикации и лекарственных препаратов.

Официальное открытие лаборатории 3D Bioprinting Solutions состоялось 6 сентября 2013 г.

В 2016 году лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions подписала соглашение с РКК Энергия (входит в ГК Роскосмос), в рамках которого компания должна была создать специальный биопринтер для печати живых тканей в условиях естественной гравитации — в космосе, в котором управление осуществляется с помощью магнитов.

При этом в 2014 году лаборатория уже показала первые результаты, когда разработала биопринтер Fabion и напечатала на нем функционирующий органный конструкт щитовидной железы мыши. Однако ученым было важно проанализировать, как влияет космическая микрогравитация на эффективность процесса создания живых тканей и органных конструктов, поэтому было важно провести эксперимент в космосе.

Уже летом 2017 прототип магнитного биопринтера «вышел в свет», параллельно проходила подготовка технической части эксперимента в соответствии с условиями МКС.

11 октября 2018 года был осуществлен запуск корабля «Союз МС-10», на борту которого находился биопринтер. По причине нештатной ситуации во время запуска и вынужденной аварийной посадки корабля на Землю эксперимент не состоялся.В кратчайшие сроки эксперимент был переподготовлен для нового запуска космического корабля, экипаж повторно обучен работе с биопринтером.

3 декабря 2018 года осуществлен успешный запуск корабля «Союз МС-11» и уже через несколько часов после стыковки командир экипажа космонавт-испытатель Олег Кононенко впервые в мире провел многочасовой эксперимент по печати трехмерных биоинженерных конструктов.

Космический 3D-принтер принципиально отличается от своих земных собратьев. В невесомости экструдируемый материал стремиться собраться на сопле и вокруг него, вследствие чего привычная нам печать очень быстро становится проблематичной.

«Орган.Аут» формирует конструкт из тканевых сфероидов, диаметром около сотни микрометров, сразу со всех сторон посредством магнитной левитации. Исходно мельчайшие сфероиды плавают в гидрогеле. Перед началом работы в кювету впрыскивается парамагнетик, который используется для контраста в магнитно-резонансной томографии, после чего включаются магниты и парамагнетик за 30 секунд выталкивает все сфероиды в центр кюветы, где они слипаются, образуя требуемую ткань.

Источник: https://sdelanounas.ru