Проблема с трансплантацией органов заключается в том, что спрос значительно превышает предложение. Один донор органов может спасти жизни в среднем восьми человек, но даже при этом всегда требуется больше людей, нуждающихся в пересадке. 

Каждые 10 минут в список ожидания органов США добавляется новый человек, и каждый день умирает до 20 человек в ожидании пересадки. Разрыв между нуждающимися в органе и донорами постоянно увеличивается, но появление выращенных в лаборатории органов обещает полностью его закрыть.

Ключевые показатели:

• 126 670: количество органов, пересаженных во всем мире в 2015 году
• 114 000: Количество людей, которые в настоящее время находятся в списке ожидания доноров органов в США.
• 20: количество людей, которые умирают каждый день в ожидании пересадки

Недавние открытия дали представление о будущем и показали, что создание функционирующих основных органов для человека может занять годы, а не десятилетия. Исследователи из медицинского отделения Техасского университета в Галвестоне успешно разработали биоинженерные легкие свиней и пересадили их взрослым свиньям без каких-либо осложнений. Четыре свиньи были реципиентами легких и содержались в живых в течение разных периодов времени. Чтобы исследовать развитие легочной ткани и увидеть, как биоинженерные легкие интегрировались с их телами, свиней умерщвляли через 10 часов, две недели, один месяц и два месяца после трансплантации.

Результаты были чрезвычайно многообещающими. Даже через две недели после трансплантации биоинженерные легкие развили сеть кровеносных сосудов, которая необходима для их выживания. Поскольку испытание было коротким, неясно, сколько кислорода было предоставлено свинье с новым легким, но это будет следующим этапом развития, наряду с тестированием выживаемости в течение более длительного периода времени.

Техника для производства легких является той, которая используется в производстве других выращенных в лаборатории органов. Вспомогательная подмостка необходима для конструирования легкого или любого другого органа. В этом случае легкое было взято у другой свиньи и с использованием специальной комбинации моющего средства и сахара, все клетки и кровь удаляются, чтобы оставить только белки строительных лесов. В дополнение к каркасу отбирают клетки от каждого тестируемого животного, чтобы можно было получить биоинженерное легкое, соответствующее ткани. Каркас затем помещают в биореактор, содержащий смесь питательных веществ и клетки животного. Затем легкие выращивают в течение 30 дней, пока их не смогут имплантировать подопытным животным.

Биоинженерия легких с использованием собственных тканей свиней является ключевым фактором в этой технике. Это устраняет необходимость подавлять иммунную систему, чтобы позволить органу быть принятым, поскольку орган имеет клетки исследуемого животного. Для людей это имеет большое значение, так как донорам в настоящее время необходимо принимать целый ряд иммунодепрессантов, чтобы остановить отторжение легких в организме, тогда как при выращивании такого органа в лаборатории использовались бы собственные клетки человека и прекращалось бы отторжение. Исследователи из UMTB считают, что при правильном финансировании выращивание легких для трансплантации человеку может быть возможным уже в ближайшие 3-5 лет.

3D печать органов

Использование собственных клеток пациента таким образом уже использовалось Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест. В 2006 году были разработаны лабораторные мочевые пузыри, которые были успешно имплантированы детям и подросткам, которые родились с врожденными дефектами. Мочевые пузыри формируются с использованием собственных клеток пациента и каркаса из коллагена. После того, как новые мочевые пузыри были имплантированы, “строительные леса” постепенно растворялись. Мочевые пузыри были успешно имплантированы примерно двум дюжинам людей, но эта техника еще не стала обычным явлением.

Наряду с производством органов в лаборатории с использованием существующих строительных лесов, таких как легкие свиней, исследователи также работают над методами печати органов и частей тела. Это звучит как материал чистой научной фантастики, но это расширяющаяся область науки. В настоящий момент считается, что печатать органы твердого тела, которые могут быть имплантированы людям, в лучшем случае начнётся через 25-30 лет, но ученые успешно начали печатать такие вещи, как клетки хряща и кожи. Исследователи из Университета Торонто разработали ручной 3D-принтер, который можно использовать для непосредственного нанесения слоев кожной ткани на раны, для их скорейшего заживления. Это еще не было проверено на людях, но есть надежда, что со временем он сможет заменить традиционные кожные трансплантаты.

Небольшая шведская компания Cellink уже занимается 3D печатью клеток кожи для использования в тестировании лекарств и косметики. Это еще одно реальное преимущество производства органов в лаборатории. Если мы можем производить сердца, печень, кожу и т. д., то мы можем проверить эффективность лекарств на реальных органах, чтобы разработать более эффективные методы лечения и терапии.

Появляется также множество других компаний, развивающих различные области 3D-печати органов, и они приносят с собой финансирование. Miromatrix получила $ 15,7 млн. для финансирования своей долгосрочной цели – печати человеческих органов, и другие компании, такие как Allevi, также получают инвестиции. Инвесторы в области технологий делают ставку на то, что 3D-печать органов идет, и они хотят убедиться, что у них есть кусок пирога.

Конечная мечта на будущее – это день, когда мы сможем напечатать 3D и вырастить любой орган для любого человека таким образом, который идеально подходит генетически, а затем имплантировать эти органы по требованию, когда они необходимы. Это спасло бы бесчисленные жизни и помогло бы многим людям, которые родились с врожденными дефектами. Технологии, позволяющие это осуществить, все ускоряются, и через 30 лет эта мечта вполне может стать реальностью.

Компании и организации, занимающиеся этим вопросом

Allev 
Cellink 
Miromatrix 
Organovo 
Prellis Biologics 
United Therapeutics 
Институт регенеративной медицины Уэйк Форест 
Медицинский филиал Техасского университета