Живую кожу теперь можно напечатать на 3D-принтере вместе с сосудами

Ученые из Политехнического института Ренсселера (США) разработали способ 3D-печати живой кожи с кровеносными сосудами. Исследование опубликовано в журнале Tissue Engineering Part A и является огромным шагом на пути к созданию трансплантатов, практически неотличимых от живых. 

Исследователи отметили, что сейчас трансплантаты кожи скорее похожи на странный пластырь, который обеспечивает ускоренное заживление ран, но в конечном итоге просто отваливается и никогда не интегрируется с клетками-хозяевами. Ведущий автор исследования Панкадж Каранде, доцент кафедры химио- и биоинженерии Центра биотехнологий и междисциплинарных исследований, отметил, что проблема, из-за которой трансплантаты, напечатанные на 3D-принтере, не приживались – отсутствие правильно функционирующей сосудистой системы. 

Работе над этой проблемой ученый посвятил несколько лет. Вместе с командой он взял два типа человеческих клеток, превратил их в «биочернила» и напечатал в структуре, которая похожа на кожу. Далее Каранде приступил к решению задачи по присоединению сосудистой сети к будущему трансплантату. 

Для этого исследователи взяли человеческие эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, и перицитные клетки человека. Затем обернули последние вокруг эндотелиальных клеток вместе с животным коллагеном и другими структурными клетками. Оказалось, что после этих манипуляций клетки трансплантата начинают связываться и формировать сосудистую структуру в течение нескольких недель. 

После проведенных опытов команда ученых привила полученный образец кожи подопытной мыши. В результате сосуды из кожи, напечатанной с помощью принтера, начали связываться и соединяться с собственными сосудами мыши. 

«Это очень важное открытие, ведь оно продемонстрировало, что после операции сосуды работают, через них прокачивается кровь и питательные вещества, что поддерживает трансплантат живым», – отметил Панкадж Каранде.

Чтобы это открытие можно было использовать на клиническом уровне, ученые должны получить возможность изменять донорские клетки, используя нечто вроде технологии CRISPR, для того чтобы сосуды могли развиваться и не отторгаться организмом пациента.

Это исследование подчеркивает огромный потенциал 3D-печати для использования в медицине; при этом печать можно адаптировать к конкретным ситуациям и отдельным людям. Ученые планируют продолжить работу, разрабатывая трансплантаты для ожоговых пациентов, у которых помимо сосудов утрачены нервные окончания в коже, а также пациентов с язвами, полученными в результате диабета.