Самое новое

Килограмм мяса за $10 000: зачем российская компания решила напечатать стейк в космосе

Россиянин сирийского происхождения Юсеф Хесуани убедил основателя «Инвитро» Александра Островского в перспективности печати органов в космосе, привлек инвестиции на $10 млн и отправляет на МКС уже третий контейнер с клетками

Мышь с искусственной щитовидкой

К тому моменту лаборатория 3D Bioprinting Solutions существовала уже больше года. Окончив 6-й курс медицинского университета, Хесуани с партнерами решили заняться медицинским бизнесом и открыли первую лабораторию «Инвитро» по франшизе. «Мы открыли несколько офисов в Москве, после чего придумали «Инвитро. Городок» — для городов с населением от 50 000 до 100 000 человек и презентовали его владельцу «Инвитро» Александру Островскому, — вспоминает Хесуани. — Мы проверили нашу гипотезу в Кабардино-Балкарии и в Краснодарском крае и продали эту сеть «Инвитро», оставив себе несколько точек».

Зная, что у Хесуани научный бэкграунд, связанный с областью регенеративной медицины, Островский предложил ему заняться биопринтингом под научным руководством ученого, одного из пионеров области, Владимира Миронова. «Я сказал, что соглашусь только в том случае, если буду наравне с Александром Юрьевичем рисковать своими деньгами», — говорит он. Хесуани инвестировал в создание лаборатории 3D Bioprinting Solutions наравне с пятью другими инвесторами. Их имена не раскрываются.

«Технологии трехмерной биопечати являются одними из самых ожидаемых на сегодня. Их задача — восстановить утраченную функцию определенного органа и невероятно сложную задачу по доступности органов для трансплантации, — говорит генеральный директор и основатель «Инвитро» Александр Островский. — Сегодня только в Китае более миллиона человек находятся в списке ожидания. В США, не дождавшись своей очереди на трансплантацию, ежедневно умирают 20 человек. И по нашей оценке, первые биопринтеры появятся в клиниках уже в ближайшие 10-15 лет».

В 2014 году в лаборатории 3D Bioprinting Solutions создали принтер FABION, который сегодня остается одним из лучших в мире по точности печати: по осям X и Y она достигает пяти микрон, по оси Z — 10. Для сравнения — размер клетки кожи — фибробласта — равен семи микронам.

В 2015 году на этом принтере ученым удалось напечатать щитовидную железу мыши из эмбриональных клеток и коллагена. Орган был пересажен мыши и прижился: сквозь него проросли сосуды, которые стали питать клетки кислородом. После трансплантации щитовидная железа начала вырабатывать гормоны, то есть показала свою функциональную активность.

DR

В основе технологии лаборатории — выделение и выращивание клеток определенной ткани. Ученые добавляют клетки в специальные гели из агар-агара, в котором клетки слипаются в сфероиды по 4000-8000 штук. Такой сфероид можно увидеть невооруженным глазом: его размер сопоставим с диаметром трех человеческих волос. Потом из этих клеток биопринтер печатает орган.

Но напечатать человеческий орган, который можно было бы пересадить пациенту, гораздо сложнее. Клетки взрослого человека делятся очень плохо, так как у них есть определенный регенеративный потенциал. В 2014 японский профессор Синъя Яманака году получил Нобелевскую премию за то, что смог привести в клетку в эмбриональное состояние, активировав четыре гена в клетке взрослого организма. Клетка получила название IPS, и теперь ученые в разных странах пытаются получить из нее клетки различных тканей. Например, сегодня в мире сразу две лаборатории пытаются сделать из IPS-клеток материал для щитовидной железы, и одна даже добилась определенного успеха: полученные клетки выглядели, как клетки щитовидной железы, но не вырабатывали необходимые гормоны.

Кроме того, единой универсальной технологии печати для всех органов не существует. «Плоские органы, например, кожу или хрящ, можно напечатать на классическим 3D-принтере, таком как FABION, объясняет Хесуани. — Однако, если нам нужно напечатать что-то в условиях операционной прямо в кожный дефект, тогда эта технология уже не подходит. В этом случае мы можем использовать роботическую руку: это менее точная технология, но позволяет выигрывать время и печатать под нужным углом. А если мы хотим печать трубчатые конструкты, например, сосуды, то сделать это на картезианском принтере будет трудно: представьте Пизанскую башню, — наш конструкт будет точно также заваливаться, потому что клетки теряют устойчивость под действием гравитации. Чтобы они не заваливались и конструкт находился всегда в подвешенном состоянии, необходимо использовать магнитные поля».

Клетки-космонавты

Первоначально решение этой проблемы нашлось в Университете Неймегене в Нидерландах, где инженеры создали электромагниты мощностью 32 тесла. Час работы этих магнитов стоит 8000 евро, но все расходы на проведение трех экспериментов российских ученых взяло на себя голландское правительство.

Альтернативой магнитам стало использование условий микрогравитации в космосе. Именно там есть идеальные условия, зная которые можно рассчитать математическую модель для печати полого или трубчатого органа. «С точки зрения математического моделирования нам легче использовать, конечно, такие идеальные условия, а не подобранные с использованием магнитов, потому что магниты вносят шумы и помехи», — объясняет Хесуани.

В 2017 году инженеры 3D Bioprinting Solutions собрали первый магнитный биопринтер «Орган.Авт» и спустя год, 11 октября 2018 года, отправили его на МКС на ракете «Союз-МС10». Ракета, правда, упала на второй минуте полета с высоты 80 км. Принтер находился в бортовом отсеке, однако магниты при падении не пострадали. И уже через пару месяцев, 3 декабря 2018 года на МКС отправился принтер-дублер с шестью образцами щитовидной железы мыши и шестью образцами хрящевой ткани человека. Первые напечатанные в космосе образцы органов вернулись на Землю в конце декабря.

Пересадить напечатанные в космосе органы пока нельзя: на Землю их получилось доставить только в специальном фиксирующем растворе, который делает клетки нежизнеспособными. Для имплантирования напечатанных клеток нужны специальные биореакторные системы, которые сохраняют клетки в живом состоянии. «К сожалению, в российском сегменте МКС таких систем вообще не существует, продолжает сотрудник лаборатории. — Поэтому сейчас мы пишем программу совместно с NASA. Это будет взаимовыгодное сотрудничество: у них есть биореакторные системы, но нет биопринтера, а у нас есть биопринтер, но нет биореактора».

О пересадке органа прямо в космосе речи пока не идет, говорит Хесуани. Щитовидная железа мыши имеет размер около 3 мм, и в условиях, когда это все летает в состоянии невесомости, пересадить ее животному сложно. Но в будущем это обязательно станет возможным.

DR

Следующий полет клеток в космос запланирован на 23 августа: на МКС отправится 42 кюветы с различными кристаллами белка, синтетическими и биологическими материалами и бактериями. А в сентябре на орбиту доставят клетки, полученные из десны кролика, а также клетки коровы, из которых попытаются напечатать мясо. Сейчас эти клетки проходят предполетные испытания, запуск запланирован на 25 сентября.

Напечатанное в космосе мяса стоит значительно дороже обычного. Биопринтер печатает условный стейк из специально выращенных клеток, в 2011 году килограмм таких клеток, без учета стоимости печати, стоил больше миллиона долларов. Сейчас цена напечатанного килограмма мяса около $10 000, говорит Хесуани. «Если на Земле килограмм мяса за такие деньги никому не нужен, то в для космоса это дешево», — говорит Хесуани. Доставлять еду для космонавтов на орбиту очень дорого. По данным Роскосмоса, большую часть грузов космических кораблей составляют именно продукты питания, а подъем на орбиту одного килограмма груза обходится в среднем в $40 000-50 000.

Бесценные технологии

Сегодня лаборатория не продает коммерческих продуктов и ничего не зарабатывает, существуя на деньги инвесторов и гранты научных фондов. 3D Bioprinting Solutions получила грант от «Сколково» на 23 млн рублей и грант российского научного фонда, который составляет около 3 млн рублей в год. «Это не большие деньги, но определенный статус, признание научного сообщества, — говорит основатель лаборатории. Поэтому мы не рассматриваем наших коллег как конкурентов и активно делимся своими наработками. Нам, например, очень лестно, когда MIT присылает к нам студентов на стажировку».

Самая большая статья расходов лаборатории — клеточный материал, объясняет ученый. По его словам, только клетки, необходимые для восстановления печени человека обойдутся в $1,2 млн. Сама лаборатория получает клетки бесплатно благодаря научному сотрудничеству более чем с 30 лабораториями по всему миру.

К 2023 году лаборатория должна окупить инвестиции в $10 млн. По замыслу Хесуани у лаборатории есть три модели монетизации: продажа принтеров, продажа расходных материалов, продажа услуг печати. Последние могут покупать, например, фармкомпаниям для проведения токсикологических испытаний лекарственных препаратов. «То что мы делаем с «Орган.Автом» на МКС — это B2S, то есть бизнес для науки, — говорит он. — Мы хотим предоставлять наши возможности университетам и сотрудничать с разными космическими агентствами, которые смогут взять на себя часть расходов».

DR

Некоторые коммерческие продукты уже проходят стадию апробации. Например, вязкий коллаген для печати, получивший название Viscoll, покупателями которого могут стать такие же лаборатории. Образцы уже разосланы в 20 лабораторий в разных странах.

«В начале 90-х, разработка магнитов для МРТ была примерно так же фантастична, как то, чем сегодня занимаемся мы. Но когда технологии печати органов придут в медицину, это будет настоящий прорыв, а компании, которые ими занимались, станут единорогами», — считает Юсеф Хесуани. Согласно официальному заявлению Международного общества биофабрикации (ISBF), сделанному в 2014 году, произойдет это скорее всего не раньше 2030 года.

(максимально 200 символов)

(максимально 256 символов)