Цивилизация
Бесплодные мыши получили возможность обзавестись здоровым потомством благодаря напечатанным на 3D-принтере яичникам. Результаты эксперимента были описаны в статье в журнале Nature Communications.
«Это исследование показывает, что биопротезы яичников способны функционировать на протяжении долгого времени, — говорит одна из авторов работы, репродуктолог Тереза Вудрафф. —
Использование биоинженерии вместо трансплантации органов трупа для создания органических структур, которые будут функционировать и восстанавливать здоровье пациента, — это Святой Грааль биоинженерии для регенеративной медицины».
Команда Вудрафф использовала гидрогель желатин в качестве «чернил» для принтера. Как правило, для этого используются гидрогели — они реже отторгаются организмом, а органы имеют пористую структуру, что позволяет им взаимодействовать с кровью и тканями хозяина.
Гидрогели представляют собой смесь 99% воды и небольшого количества полимера. Они довольно мягкие, но авторы исследования нашли способ сделать их гибкими и достаточно твердыми.
«Большинство гидрогелей состоят в основном из воды и часто разрушаются, — рассказывает член команды Рамиль Шах. — Но мы подобрали такую температуру желатина, при которой он сохраняет структуру и может образовывать несколько слоев. Еще никто не печатал органы из желатина с такой четко определенной и самоподдерживающейся структурой».
Сохранность органа зависела от специфического рисунка пор — каждое отверстие должно было находиться внутри различных слоев, чтобы удерживать десятки фолликулов и позволять яйцеклеткам в них успешно созревать.
«Нужно было разместить большие и маленькие отверстия так, чтобы созданная среда обеспечивала взаимодействие между фолликулами», — поясняет Шах. Кроме того, поры должны обеспечивать кровоток в искусственных яичниках.
Ученые пересадили органы самкам мышей, яичники которых предварительно были удалены хирургическим путем.
Из семи мышей, получивших имплантаты, трое успешно обзавелись потомством. Все мышата появились на свет крепкими и здоровыми.
Кроме того, у самок сохранилась способность к лактации — следовательно, даже после удаления настоящих яичников гормоны продолжали делать свое дело.
Говорить о применении этой технологии для помощи людям пока рано, необходимы дальнейшие исследования. Сейчас команда планирует создать более крупные образцы искусственных яичников и протестировать их на свиньях с бесплодием. Если и другие эксперименты пройдут успешно, то можно будет постепенно начинать работать и с людьми. Начать ученые планируют со структур, которые отвечают за производство гормонов, а уже потом перейти к работе над полностью функционирующими искусственными органами.
Особенно актуально это будет для раковых больных, которые еще не достигли половой зрелости и им нужны такие искусственные яичники, которые будут расти вместе с ними.
«Яичники некоторых больных раком не работают в полную силу, и приходится использовать заместительную гормональную терапию, чтобы вызвать половое созревание. Цель работы — воспроизвести то, как функционирует яичник. Необходимо учесть все этапы жизни женщины, от полового созревания до менопаузы», — рассказывает Моника Ларонда, одна из исследовательниц.
Как считает эксперт по регенеративной медицине Энтони Антала, 3D-печать может иметь в будущем огромное значение: когда будет получен корректный образец органа, его будет легко масштабировать и воспроизводить.
«Печать дает возможность менять размеры шаблона, а не производить органы вручную, они печатаются каждый раз одним и тем же образом, — говорит он. — В конечном итоге это снизит стоимость производства, потому что процесс будет автоматизирован».