Живая кожа теперь может быть напечатана на 3D-принтере

Исследователи из Политехнического института Rensselaer разработали способ 3-D печати живой кожи с кровеносными сосудами. Достижения, опубликованные в журнале Tissue Engineering Part A, являются значительным шагом к созданию трансплантатов, которые больше похожи на кожу, которую естественным образом производит наш организм.

«Прямо сейчас все, что доступно в качестве клинического продукта, больше похоже на необычный пластырь», — сказал Панкадж Каранде, доцент кафедры химической и биологической инженерии и член Центра биотехнологий и междисциплинарных исследований (CBIS), который руководил этим исследования в Rensselaer. «Он обеспечивает некоторое ускоренное заживление ран, но в конечном итоге он просто отваливается; он никогда не интегрируется с клетками-хозяевами».

Существенным препятствием для этой интеграции является отсутствие функционирующей сосудистой системы в кожных трансплантатах.

Каранде работал над этой задачей в течение нескольких лет, ранее опубликовав одну из первых работ, показывающих, что исследователи могут взять два типа живых человеческих клеток, превратить их в «био-чернила» и напечатать их в виде кожи. С тех пор он и его команда работают с учеными из Йельской школы медицины, чтобы включить сосудистую сеть.

В своей статье исследователи показывают, что если они добавят ключевые элементы — в том числе человеческие эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов, и человеческие перицитные клетки, которые обертывают вокруг эндотелиальных клеток — животным коллагеном и другими структурными клетками, обычно находящимися в кожный трансплантат, клетки начинают связываться и формировать биологически релевантную сосудистую структуру в течение нескольких недель.

«Как инженеры, работающие над воссозданием биологии, мы всегда ценили и осознавали тот факт, что биология намного сложнее, чем простые системы, которые мы делаем в лаборатории», — сказал Каранде.

«Мы были приятно удивлены, обнаружив, что, как только мы начинаем приближаться к этой сложности, биология вступает во владение и начинает становиться все ближе и ближе к тому, что существует в природе».

Чтобы сделать пригодным новую технологию для использования на клиническом уровне, исследователи должны иметь возможность редактировать донорские клетки, используя что-то вроде технологии CRISPR, чтобы сосуды могли интегрироваться и приниматься организмом пациента.

«Мы все еще не на этом шаге, но мы стали на шаг ближе», — сказал Каранде.

«Это важное событие подчеркивает огромный потенциал трехмерной биопечати в точной медицине, где решения могут быть адаптированы к конкретным ситуациям и, в конечном итоге, к отдельным людям», — сказал Дипак Вашишт, директор CBIS. «Это прекрасный пример того, как инженеры Rensselaer решают проблемы, связанные со здоровьем человека».

Tânia Baltazar et al, 3D bioprinting of a vascularized and perfusable skin graft using human keratinocytes, (…), Tissue Engineering Part A (2019). DOI: 10.1089/ten.TEA.2019.0201