3D-имплант впервые срастил перебитый позвоночник

Прорыв совершила команда из Университета Сан-Диего. Созданный там сверхточный принтер воспроизвел структуру ткани, а внедренные в конструкцию стволовые клетки срослись с оставшимися клетками спинного мозга. И все это не в чашке петри, а внутри живого организма.

Wired сравнивает важность 3D-принтеров для медицины с изобретением рентгена, микроскопа или скальпеля. Биоинженеры осваивают все новые части организма, хотя чаще всего речь идет о костях или сухожилиях. В Университете Сан-Диего (США) сделали огромный шаг к применению 3D-печати в новой области: там разработали достаточно точный принтер, чтобы воссоздать участок спинного мозга, а затем насытили ячеистую матрицу стволовыми клетками и вживили ее крысе. Высокотехнологичный имплант прижился.

Статья по итогам работы опубликована в Nature Medicine. В ней ученые подчеркивают, что до настоящего времени создать имплант, замещающий ткани центральной нервной системы, на 3D-принтере не удавалось. Частично из-за сложности структуры ЦНС, частично — из-за недостаточного разрешения печати.

Большинство нынешних 3D-биопринтеров печатают с разрешением около 200 микрон. В Сан-Диего создали принтер с разрешением в 1 микрон. Это скромнее, чем у стартапа Prellis Biologics, который хочет создавать ткани с мельчайшими капиллярами, но зато калифорнийская разработка уже доказала свою состоятельность.

Один из авторов работы, профессор Шаочэнь Чэнь, говорит, что точность стала ключом к успеху: благодаря этому удалось сымитировать два вида нервной ткани мозга — серое и белое вещество.

С помощью принтера из геля воссоздали структуру участка спинного мозга крысы. Ячейки в модели заполнили нейрональными стволовыми клетками, а затем поместили идеально подходящую конструкцию на место удаленного участка позвоночника.

Со временем нервные клетки и аксоны срослись с нервными клетками животного и сформировали новые связи в рассеченном позвоночнике. Подвижность задних конечностей частично восстановилась.

Результаты исследования для Wired прокомментировала профессор биомедицинской инженерии из Университета Флориды Кристин Шмидт, которая не принимала участия в этой работе. «[Коллеги] переориентировали клетки, которые обычно образуют рубцовую ткань, и создали новые связи. Это всегда считалось колоссальной сложностью в этой области. Это реальный прорыв», — говорит она.

Впрочем, до клинического применения предстоит преодолеть еще целый ряд барьеров. Вот два главных. Во-первых, испытания технологии на приматах. Во-вторых, ее адаптация к реальным условиям. В опыте с крысой команда Чэня удалила участок позвоночника хирургически, тогда как людей чаще всего парализует в результате травм, когда позвоночник перебит. Тут понадобится имплант гораздо более хитрой формы, а также технология его вживления на место поврежденных тканей.

Медицина — одна из самых сложных сфер со специфическими требованиями и 3D-печать все лучше пытается им соответствовать. Так, в прошлом году был представлен принтер, который виртуозно печатает каркасы из популярного в медицине биорастворимого вещества — изомальтита.