Нирки та печінку вперше надрукували в космосі

Перший успіх космічного біопринтингу тканин внутрішніх органів

Американський стартап Auxilium Biotechnologies оголосив про історичне досягнення в галузі космічної медицини та біотехнологій. Вперше в умовах мікрогравітації на борту Міжнародної космічної станції (МКС) було успішно надруковано функціональні зразки тканин людської нирки та печінки. Цей експеримент відкриває нові горизонти не лише для майбутньої трансплантології в космосі, але й, що більш актуально зараз, для створення принципово нових методів тестування медичних препаратів.

Експеримент проводився за допомогою спеціалізованого орбітального 3D-біопринтера AMP-1, розробленого компанією Auxilium. Ключова перевага друку в космосі полягає у відсутності гравітації, яка на Землі змушує м’які біологічні структури осідати та деформуватися під власною вагою ще до завершення формування тканини. У мікрогравітації клітини можуть розподілятися рівномірно та зберігати задану об’ємну форму, що дозволяє створювати складніші та точніші моделі тканин.

Чому гравітація заважає біопринтингу на Землі

При створенні тривимірних біологічних структур на Землі інженери та вчені стикаються з серйозною проблемою: м’які живі клітини та біочорнила, що їх містять, не мають достатньої структурної жорсткості. Під дією земного тяжіння надруковані шари тканин схильні до осідання, що призводить до порушення геометрії та внутрішньої структури органоїдів.

Щоб протидіяти цьому ефекту на Землі, часто використовують тимчасові підтримуючі каркаси (скаффолди) з гелів або полімерів, які згодом видаляються. Також застосовують загусники для біочорнил. Однак ці методи мають недоліки: вони можуть впливати на життєздатність клітин, ускладнювати процес або залишати сторонні сліди в готовій тканині.

У космосі, в умовах постійного вільного падіння, сила тяжіння практично відсутня. Це дозволяє клітинам вільно плавати в живильному середовищі та осідати точно в заданих точках, не зазнаючи деформацій. Як зазначив доктор Ентоні Атала з Інституту регенеративної медицини Вейк Форест, який співпрацював з Auxilium, мікрогравітація забезпечує надзвичайно рівномірний розподіл клітин, що є критичним для функціональності майбутніх органів.

Орбітальний біопринтер AMP-1: багатофункціональна платформа

Пристрій AMP-1, який використовувався в експерименті, є не просто принтером для одного типу тканин. Під час цієї ж місії на МКС він продемонстрував свою універсальність, надрукувавши не лише тканини нирки та печінки, а й зразки хрящової тканини та 28 імплантатів, призначених для відновлення нервів.

За заявою Auxilium Biotechnologies, це перший випадок, коли в межах одного космічного польоту було вироблено три різні типи тканин, і перша демонстрація роботи багатопрофільної виробничої платформи на орбіті. Це важливий крок до створення автономних медичних виробничих комплексів у космосі.

Повернення на Землю та подальші дослідження

Зразки надрукованих тканин та нервових імплантатів успішно повернулися на Землю минулого місяця на борту вантажної капсули SpaceX Dragon. Зараз вони проходять детальне вивчення в лабораторіях Auxilium та партнерських наукових інститутах. Вчені оцінюють структуру, життєздатність клітин, а також функціональні характеристики отриманих органоїдів (крихітних, спрощених моделей органів).

Реальне застосування в найближчій перспективі: тестування ліків

Важливо розуміти, що надруковані в космосі тканини нирки та печінки є невеликими експериментальними зразками, а не повноцінними органами, готовими до трансплантації людині. Створення складних органів, пронизаних мережею кровоносних судин, залишається складним завданням, вирішення якого займе ще багато років.

Однак, ці космічні біомоделі мають величезний потенціал для негайного застосування в фармацевтичній промисловості. Отримані органоїди можуть імітувати реакції справжніх людських органів на нові лікарські препарати. Фармацевтичні компанії зможуть використовувати їх для тестування ефективності та токсичності сполук, що дозволить значно скоротити, а в майбутньому, можливо, і повністю відмовитися від тестування на тваринах.

Такий підхід є надзвичайно актуальним, оскільки світова спільнота, включаючи регулятори, такі як FDA в США, активно шукає альтернативи тваринним моделям. Отримання точних людських органоїдів, вирощених у космосі, може прискорити розробку нових ліків і зробити цей процес безпечнішим.

Бізнес-стратегія та погляд у майбутнє

Успішний експеримент Auxilium Biotechnologies є частиною ширшої бізнес-стратегії компанії, спрямованої на зайняття ніші на ринку космічного виробництва. МКС планується вивести з експлуатації приблизно до 2031 року, і на зміну їй готуються прийти комерційні космічні станції.

Auxilium вже позиціонує свої біопринтери як обладнання для майбутніх комерційних платформ, таких як станції від Vast та Starlab. Компанія розглядає космос не як екзотичну лабораторію, а як ефективне місце для виробництва високотехнологічних медичних продуктів, де умови мікрогравітації є технологічною перевагою, яку неможливо відтворити на Землі.

Це досягнення підтверджує, що космічний простір стає все більш доступним не лише для фундаментальної науки та туризму, а й для практичного, комерційно вигідного виробництва, яке може принести реальну користь медицині на Землі.

Нижче наведено порівняння параметрів друку в космосі та на Землі: