Космический полёт связан с условиями, существенно отличающимися от земных. Каждая космическая миссия требует тщательной подготовки: необходимо предусмотреть возможные риски и заранее доставить с Земли всё необходимое.

Однако у человеческого организма нет «запасных частей», которые можно было бы взять с собой на орбиту. Поэтому травма в космосе может иметь гораздо более серьёзные последствия, чем на Земле, где медицинская помощь находится в непосредственной доступности.

Именно поэтому российская компания 3D Bioprinting Solutions совместно с медицинской компанией ИНВИТРО решила провести эксперимент по трёхмерной биопечати в условиях невесомости.

3 декабря 2018 года биопринтер «Орган.Авт» был доставлен на Международную космическую станцию для проведения первого эксперимента по трёхмерной биопечати микроорганов человека в условиях невесомости. Планировалось, что оборудование будет находиться на МКС в течение пяти лет.

Командиром экипажа и руководителем эксперимента по трёхмерной биопечати стал российский космонавт Олег Кононенко, прошедший подготовку для работы с биопринтером.

Компания 3D Bioprinting Solutions была основана Александром Островским. В 2015 году компания напечатала первые конструкты щитовидной железы мыши. Учёные предположили, что в условиях невесомости процесс трёхмерной биопечати будет протекать иначе. Поэтому было принято решение доставить биопринтер на МКС, а в 2017 году был заключён договор с российской ракетно-космической корпорацией «Энергия».

Особенности биопечати в условиях невесомости

Созревание напечатанных органов и тканей в условиях невесомости происходит значительно быстрее, чем в условиях земной гравитации. Клетки хрящевой ткани и щитовидной железы сначала культивировали в лаборатории 3D Bioprinting Solutions на Земле, после чего вместе с биопринтером «Орган.Авт» доставили на МКС для дальнейшего созревания.

Ткань формируется одновременно со всех сторон — по принципу формирования снежного кома, — в то время как большинство других биопринтеров создают структуры послойно. В условиях невесомости биопринтеру не требуются парамагнитные держатели для фиксации ткани. Это способствует повышению выживаемости Т-клеток.

«Орган.Авт» создаёт магнитное поле определённой формы, благодаря которому клетки не соприкасаются с какой-либо поверхностью. Вместо этого они находятся во взвешенном состоянии в жидкости и взаимодействуют друг с другом. На Земле под действием силы тяжести клетки опускаются вниз, тогда как в условиях невесомости они остаются во взвешенном состоянии.

Для послойной печати в условиях земной гравитации необходима опорная структура. Печать в условиях невесомости позволяет создавать ткань непосредственно из клеточного материала без промежуточной опоры.

Результаты

Первый органный конструкт — щитовидная железа мыши — был напечатан на МКС 4 декабря 2018 года. Позднее были напечатаны ещё пять конструктов щитовидной железы мыши и шесть образцов хрящевой ткани человека — всего 12 образцов.

Эксперимент проводился в течение нескольких дней в декабре 2018 года. Возвращение результатов биопечати на Землю для дальнейшего исследования ожидалось в 2019 году.

Невесомость, космическое излучение и другие факторы космической среды могут влиять на процесс биопечати, поэтому их воздействие требует тщательного изучения. Подробный отчёт о результатах эксперимента с биопринтером «Орган.Авт» ожидался в первом квартале 2019 года.

Небольшой нюанс: поскольку это старая публикация, я сохранила временную перспективу оригинала в последнем абзаце — «ожидалось в 2019 году», а не переписывала её так, будто это актуальная новость. Это позволит не исказить исходный материал.