Когда ученые смогут напечатать человеку новое сердце, почему клетки нельзя просто «залить» в принтер, из чего делают биочернила, чем дженерики отличаются от оригинальных препаратов и может ли медицина будущего стать более персонализированной: мы собрали вопросы о биопечати, лекарствах и новых научных подходах и передали их кандидату химических наук Кириллу Гржегоржевскому, который подробно на них ответил.
Узнать больше о том, как трехмерная биопечать может изменить медицину, можно будет на лекции Кирилла в рамках фестиваля «Кафедра» 2 июля.
В этот день бары, кафе и культурные пространства Екатеринбурга превратятся в лекционные площадки: в программе — более 20 тем, объединенных в треки о медицине, науке, технологиях и культуре. Изучить программу и зарегистрироваться на лекции можно здесь.
Узнать больше о том, как трехмерная биопечать может изменить медицину, можно будет на лекции Кирилла в рамках фестиваля «Кафедра» 2 июля.
В этот день бары, кафе и культурные пространства Екатеринбурга превратятся в лекционные площадки: в программе — более 20 тем, объединенных в треки о медицине, науке, технологиях и культуре. Изучить программу и зарегистрироваться на лекции можно здесь.
Дисклеймер
Мы понимаем, насколько чувствительной может быть тема тяжелых заболеваний. Поэтому важно сказать: ни редакция, ни герой материала не могут обещать спасение от болезни или предложить универсальное решение.
Мы лишь рассказываем о том, что сегодня ученые думают о медицине будущего, какие направления развиваются и какие ограничения есть. Если вы или ваши близкие столкнулись с диагнозом, любые решения о лечении нужно обсуждать только с лечащим врачом.
Мы лишь рассказываем о том, что сегодня ученые думают о медицине будущего, какие направления развиваются и какие ограничения есть. Если вы или ваши близкие столкнулись с диагнозом, любые решения о лечении нужно обсуждать только с лечащим врачом.
Когда мы правда сможем напечатать человеку новый орган — сердце, почку, печень? Это история ближайших 10 лет или все-таки научная фантастика?
Я думаю, это история не ближайших десяти лет. Во-первых, многие органы состоят из разных тканей, то есть из разных типов клеток. Это накладывает серьезные ограничения на то, как и чем можно печатать. Разным клеткам нужны разные условия: своя матрица, механические свойства и факторы роста, и эти условия не всегда совместимы.
Во-вторых, нужно создавать васкуляризированную ткань — то есть ткань, пронизанную сосудами. Без этого невозможны газообмен и подача питательных веществ.
Ближайшим мостиком станут не полноценные органы, а полиорганные модели — маленькие модели органов или функциональных систем. На них можно будет тестировать препараты и изучать, как разные типы клеток взаимодействуют между собой.
Это важная ступенька к тому, чтобы потом действительно говорить о печати органа целиком. Если не считать относительно простые вещи — например, кожу или хрящи. Их, думаю, мы научимся печатать достаточно скоро.
Во-вторых, нужно создавать васкуляризированную ткань — то есть ткань, пронизанную сосудами. Без этого невозможны газообмен и подача питательных веществ.
Ближайшим мостиком станут не полноценные органы, а полиорганные модели — маленькие модели органов или функциональных систем. На них можно будет тестировать препараты и изучать, как разные типы клеток взаимодействуют между собой.
Это важная ступенька к тому, чтобы потом действительно говорить о печати органа целиком. Если не считать относительно простые вещи — например, кожу или хрящи. Их, думаю, мы научимся печатать достаточно скоро.
Из чего печатается орган? И насколько хорошо «искусственный» орган приживется в человеке?
Обычно для печати могут использоваться клетки пациента — клетки той ткани, которую мы хотим напечатать. Они диспергируются, то есть распределяются, в биочернилах.
Но вообще лучше работать со сфероидами. Это уже трехмерные сферические образования, тоже состоящие из клеток пациента — именно того типа клеток, который нам нужен. Например, если мы говорим о коже, то используем фибробласты. Если говорим о печени, то это будут клетки, которые выполняют функции клеток печени.
Здесь важно, что развитие клеточной ткани в 2D и 3D отличается. Наша задача — изначально сформировать правильную морфологию этой элементарной клеточной единицы, которой мы печатаем, то есть сфероида. Так ему будет легче дальше заполнять пространство скаффолда — поддерживающего каркаса — прорастать в нем и формировать нужную ткань.
Но вообще лучше работать со сфероидами. Это уже трехмерные сферические образования, тоже состоящие из клеток пациента — именно того типа клеток, который нам нужен. Например, если мы говорим о коже, то используем фибробласты. Если говорим о печени, то это будут клетки, которые выполняют функции клеток печени.
Здесь важно, что развитие клеточной ткани в 2D и 3D отличается. Наша задача — изначально сформировать правильную морфологию этой элементарной клеточной единицы, которой мы печатаем, то есть сфероида. Так ему будет легче дальше заполнять пространство скаффолда — поддерживающего каркаса — прорастать в нем и формировать нужную ткань.
Что ученые уже умеют печатать сейчас? Где проходит граница между реальным медицинским прорывом и красивой картинкой из новостей?
Граница довольно простая: если этого пока нет в клинической практике, значит, это пока существует только в статьях.
При этом и внутри научных статей граница между фантастикой и реальностью тоже достаточно серьезная. Наша сегодняшняя реальность — это небольшие лоскуты кожи, небольшие клеточные конструкты, которые можно трансплантировать, закрывать ими костные или тканевые дефекты. То есть речь идет о чем-то довольно небольшом.
А гелевые роботы, монстры или червячки из новостей — чаще просто красивая картинка. Главный вопрос не в том, можно ли это напечатать, а в том, можно ли пересадить это человеку так, чтобы оно функционировало.
Сделать конструкцию, которая не будет отторгаться, в принципе, не так сложно: можно использовать биосовместимые полимеры и клетки человека. Но важно, чтобы она не просто заросла соединительной тканью и не исчезла внутри нас как какой-нибудь имплант, который человек решил поставить себе ради внешнего эффекта.
Эта конструкция должна нести функциональную нагрузку. Клетки в ней должны делиться, обновляться и становиться частью организма. И вот это уже серьезный вызов, который в больших конструктах пока не реализован.
При этом и внутри научных статей граница между фантастикой и реальностью тоже достаточно серьезная. Наша сегодняшняя реальность — это небольшие лоскуты кожи, небольшие клеточные конструкты, которые можно трансплантировать, закрывать ими костные или тканевые дефекты. То есть речь идет о чем-то довольно небольшом.
А гелевые роботы, монстры или червячки из новостей — чаще просто красивая картинка. Главный вопрос не в том, можно ли это напечатать, а в том, можно ли пересадить это человеку так, чтобы оно функционировало.
Сделать конструкцию, которая не будет отторгаться, в принципе, не так сложно: можно использовать биосовместимые полимеры и клетки человека. Но важно, чтобы она не просто заросла соединительной тканью и не исчезла внутри нас как какой-нибудь имплант, который человек решил поставить себе ради внешнего эффекта.
Эта конструкция должна нести функциональную нагрузку. Клетки в ней должны делиться, обновляться и становиться частью организма. И вот это уже серьезный вызов, который в больших конструктах пока не реализован.
Может ли биопечать помочь людям с онкологией — например, напечатать модель опухоли конкретного пациента и заранее проверить, какие препараты на нее подействуют? Или вырезать поврежденный орган и пересадить искусственный?
Ближайшая перспектива — это как раз клеточные модели. Когда мы печатаем модель органа, это не полноразмерный орган, а именно модель, которая показывает, как клетки разных типов взаимодействуют между собой.
Можно ли использовать такие модели для скрининга лекарств? Думаю, можно и даже нужно. В том числе потому, что они могут уменьшить использование животных в исследованиях, а животные модели не полностью совпадают с человеческим организмом.
Насколько это можно использовать в потоке для подбора лечения онкологических пациентов — хороший вопрос. Я не уверен, что владею всей картиной. Наверняка можно брать отдельные раковые клетки, размножать их, культивировать и проверять на них препараты. По-моему, это уже делается.
Но пока не совсем понятно, насколько полное воссоздание геометрии опухоли радикально изменит лечение. Нас в первую очередь интересует чувствительность конкретных раковых клеток к тому или иному типу терапии. Тем более напечатать такую опухоль — почти так же сложно, как полноценный орган.
Можно ли использовать такие модели для скрининга лекарств? Думаю, можно и даже нужно. В том числе потому, что они могут уменьшить использование животных в исследованиях, а животные модели не полностью совпадают с человеческим организмом.
Насколько это можно использовать в потоке для подбора лечения онкологических пациентов — хороший вопрос. Я не уверен, что владею всей картиной. Наверняка можно брать отдельные раковые клетки, размножать их, культивировать и проверять на них препараты. По-моему, это уже делается.
Но пока не совсем понятно, насколько полное воссоздание геометрии опухоли радикально изменит лечение. Нас в первую очередь интересует чувствительность конкретных раковых клеток к тому или иному типу терапии. Тем более напечатать такую опухоль — почти так же сложно, как полноценный орган.
Почему нельзя просто взять клетки человека, «залить» их в принтер и напечатать новый орган? В чем самая главная сложность ученых?
Клетки нужно не просто поместить в нужную форму — их нужно подготовить. Они должны оказаться в правильной трехмерной геометрии и, если так можно выразиться, быть «воспитаны» как ткань.
В организме клетки не растут сами по себе. На них влияет окружение: соседние клетки, жесткость каркаса, химический состав среды. Все это помогает им сохранять свою функцию и не превращаться в клетки другого типа.
Поэтому задача не в том, чтобы мгновенно «собрать» орган, а в том, чтобы создать условия, в которых ткань правильно растет, развивается и становится частью живой системы.
Почему мы вообще хотим печатать? Потому что это быстрее естественной регенерации. Но если мы ускоряем этот процесс, нам нужно понимать, как избежать побочных эффектов такого ускоренного развития. В этом, наверное, и заключается одна из главных сложностей.
В организме клетки не растут сами по себе. На них влияет окружение: соседние клетки, жесткость каркаса, химический состав среды. Все это помогает им сохранять свою функцию и не превращаться в клетки другого типа.
Поэтому задача не в том, чтобы мгновенно «собрать» орган, а в том, чтобы создать условия, в которых ткань правильно растет, развивается и становится частью живой системы.
Почему мы вообще хотим печатать? Потому что это быстрее естественной регенерации. Но если мы ускоряем этот процесс, нам нужно понимать, как избежать побочных эффектов такого ускоренного развития. В этом, наверное, и заключается одна из главных сложностей.
Чем отличаются российские и иностранные таблетки с одним и тем же действующим составом — кроме места изготовления?
Если у препаратов одно и то же действующее вещество, они могут отличаться, например, чистотой продукта. То есть при одной и той же структурной формуле вещества может быть разная степень чистоты лекарства.
Но это не зависит напрямую от страны производства. Думаю, это определяется параметрами и стандартами, а в России они достаточно высокие.
Поэтому я бы не закладывал здесь дихотомию добра и зла: если препарат российский, значит, он плохой, а если американский — значит, хороший. Нужно смотреть на каждый конкретный препарат. Думаю, качество может зависеть даже от партии к партии.
Но это не зависит напрямую от страны производства. Думаю, это определяется параметрами и стандартами, а в России они достаточно высокие.
Поэтому я бы не закладывал здесь дихотомию добра и зла: если препарат российский, значит, он плохой, а если американский — значит, хороший. Нужно смотреть на каждый конкретный препарат. Думаю, качество может зависеть даже от партии к партии.
Можно ли пользоваться дженериками и чем отличаются препараты с одним и тем же действующим веществом? Например, но-шпа, нурофен и ибупрофен — это одно и то же?
Дженериками пользоваться можно. Если вещество одобрено государственным регулятором соответствующей страны, в рамках этой системы считается, что принимать его безопасно. Поэтому у дженериков нет какой-то «черной метки» или априори высокого риска.
Другое дело, что эффективность может отличаться. Но это не значит, что все дженерики плохие.
Если говорить о конкретных примерах, то но-шпа — это вообще другой препарат, у нее другое действующее вещество. А нурофен и ибупрофен, насколько мне известно, — это не просто аналоги, а препараты с одним и тем же действующим веществом. Нурофен — коммерческое название, а ибупрофен — название действующего вещества.
Отличаться могут вспомогательные вещества, форма препарата и степень чистоты. Но по сути в случае нурофена и ибупрофена речь идет об одном и том же действующем веществе.
Другое дело, что эффективность может отличаться. Но это не значит, что все дженерики плохие.
Если говорить о конкретных примерах, то но-шпа — это вообще другой препарат, у нее другое действующее вещество. А нурофен и ибупрофен, насколько мне известно, — это не просто аналоги, а препараты с одним и тем же действующим веществом. Нурофен — коммерческое название, а ибупрофен — название действующего вещества.
Отличаться могут вспомогательные вещества, форма препарата и степень чистоты. Но по сути в случае нурофена и ибупрофена речь идет об одном и том же действующем веществе.
Чем антибиотики отличаются от обычных лекарств и правда ли, что скоро они могут перестать работать?
Антибиотики — это лекарства против бактерий: они подавляют их способность размножаться. Проблема начинается, когда их принимают бесконтрольно, не по назначению или при вирусных инфекциях. Так может формироваться устойчивая микрофлора, из-за которой с бактериальными инфекциями становится сложнее бороться. Поэтому чем меньше мы «залечиваем» себя антибиотиками тогда, когда у нас нет бактериальной инфекции, тем лучше.
Когда изобретут таблетку от рака? Может ли появиться универсальная таблетка — одна для всех видов опухолей?
Я верю, что одна из самых эффективных стратегий дальнейшей борьбы с раковыми заболеваниями — это использование ресурсов нашей иммунной системы.
Рак умеет обманывать иммунную систему, поэтому она не видит проблему на ранних этапах. А когда опухоль уже сильно разрослась, иммунной системе может не хватать ресурсов, чтобы с ней справиться. Но даже тогда она все еще может бороться с раком — нужно помочь ей правильно распознать опухоль.
Рак умеет обманывать иммунную систему, поэтому она не видит проблему на ранних этапах. А когда опухоль уже сильно разрослась, иммунной системе может не хватать ресурсов, чтобы с ней справиться. Но даже тогда она все еще может бороться с раком — нужно помочь ей правильно распознать опухоль.
