Бюджетное общеобразовательное учреждение «Вышне-Должанская основная общеобразовательная школа»
 
Фотографии

Биопринтинг щитовидной железы человека


Российские ученые впервые в мире создали искусственную щитовидку — Российская газета

Российские ученые смогли напечатать на биопринтере щитовидную железу мыши. Она размером всего несколько миллиметров, похожа на красную каплю в форме бабочки. Ученые объясняют: это еще не совсем полноценный орган, но исследователи подошли к нему совсем близко.

- Есть классификация: молекула, клетка, ткань, орган, - говорит научный руководитель проекта Владимир Миронов. - То, что мы сейчас напечатали, в эту классификацию не попадает, отсюда и название - органный конструкт. Он отличается от природной железы тем, что не имеет поверхностной пленки.

Как же этот конструкт печатают? Материалом служат клетки самой мыши. Они берутся из жировой ткани и трансформируются в стволовые. Теперь их надо превратить в клетки щитовидной железы, а уже из них "напечатать" сам орган. Для этого на специальную матрицу размещают 10 тысяч стволовых клеток, "склеивают" гидрогелем и помещают в биореактор. Там орган должен "созреть", стволовые клетки превратиться в конструкт. При этом клетки срастаются, а гидрогель самоуничтожается. Теперь научной команде предстоит пересадить мышам напечатанную "щитовидку" и посмотреть, как она приживется и сможет ли выполнять свои функции в организме.

- Эта операция выглядит так, - объясняет заведующая лабораторией клеточных технологий Елена Буланова. - Мы ввели животным радиоактивный йод. Это "убьет" их щитовидку, а уровень вырабатываемого ее гормона тироксина должен упасть в разы. Так как своей оболочки у напечатанного конструкта нет, то мы подсадим его под почку. Они должны срастись. Если через несколько месяцев уровень гормона в организме мыши поднимется до нормы, значит, напечатанная нами "щитовидка" работает.

В эксперименте участвует 12 животных: 6 - контрольных, у которых не будет подсадки, и 6 - с напечатанной железой. Мыши - в буквальном смысле радиоактивные. Поэтому эксперименты ведутся в лаборатории радионуклидных и лучевых технологий Онкоцентра имени Блохина.

Щитовидная железа была выбрана учеными не случайно: она имеет относительно простое строение: с одной стороны - артериальный вход, с другой - венозный выход, между ними - ткань из клеток. Вообще это был первый орган, пересаженный человеку. По данным ВОЗ, 665 миллионов человек в мире страдают патологиями щитовидной железы.

- Но в онкологии пересадка донорских органов невозможна. Обычно, чтобы не было отторжения, перед трансплантацией пациенту нужно подавлять иммунитет. Это в свою очередь провоцирует развитие опухоли, - отметил завотделением микрохирургии МНИОИ имени Герцена Андрей Поляков. - А создание на 3D-принтере органов и тканей позволит нам восстанавливать их без использования чужеродного донорского материала.

Недавно команда ученых - разработчиков первого российского 3D-принтера - стала претендентом на грант "Сколково". Средства пойдут на шлифовку технологии и дальнейшие эксперименты. Ближайшая цель - к концу 2015 года напечатать щитовидную железу из человеческих стволовых клеток. Правда, исследования с ней планируются пока только на животных. Предварительные результаты экспериментов с "щитовидкой" будут объявлены в июле на Международном конгрессе по биопечати в Сингапуре.

Дорогая, я напечатал щитовидную железу

Какие органы вы ожидаете напечатать в ближайшие два-три года?

В.М .: Щитовидные железы, кровеносные сосуды, кожа и волосы, а также хрящевые, костные и жировые ткани. Некоторые органы из этого списка уже напечатаны.

По вашим оценкам, печатный орган будет стоить от 200 000 до 250 000 долларов. Значит ли это, что их смогут себе позволить только богатые?

В.М.: История технического прогресса показывает, что как только высокотехнологичный продукт попадает в массовое производство с помощью автоматизированных средств и начинает широко использоваться на рынке, он становится в десятки и тысячи раз дешевле. Так что нет никаких сомнений в том, что со временем напечатанные на 3D-принтере органы станут более доступными.

Ожидаете ли вы иностранных клиентов?

В.М .: Да, наш продукт способен выйти на мировой рынок. В одном только Китае 1,5 миллиона человек нуждаются в пересадке органов.

Как вы думаете, Россия сможет создать инфраструктуру для трансплантации печатных органов?

В.М .: Можно, да. Но государству нужно будет сотрудничать с частным бизнесом. Это потребует миллионов долларов инвестиций, но со временем позволит системе здравоохранения сэкономить много денег на лечении пациентов. Кроме того, стране, которая сегодня не инвестирует в развитие таких технологий, впоследствии придется покупать их у других, что будет намного дороже.

.

Исследования решений для 3D-биопечати могут способствовать будущей биопечати органов

3dprint.com

Щитовидная железа - крошечный орган, но при неисправности он может вызвать серьезные проблемы - и есть немало причин, по которым он может работать неправильно. Это также особенно проблематично, потому что, в то время как другие проблемы с органами можно исправить с помощью трансплантации, трансплантация щитовидной железы не проводится - считается, что риски отторжения и проблемы, вызванные иммуносупрессией, намного перевешивают преимущества по сравнению с лечением лекарствами.Однако это может скоро измениться. Причина, по которой ученые так стремятся создать 3D-печатные трансплантируемые органы, заключается не только в том, что органы можно создавать по запросу, а не в ожидании донора, но и в том, что органы, созданные из собственных стволовых клеток пациента, несут гораздо меньший риск отторжения. В 2015 году группа ученых из российской компании 3D Bioprinting Solutions вошла в историю, успешно распечатав на 3D-принтере и трансплантировав щитовидную железу мыши. Мы получили обновленную информацию об исследовании ученых, которое было опубликовано в статье под названием «Биопечать функциональной конструкции васкуляризированной щитовидной железы мыши», доступной здесь.Несмотря на сложные проблемы, которые она может вызвать, щитовидная железа представляет собой довольно простую структуру, что делает ее легким кандидатом для 3D-печати.

«Для подтверждения концепции мы выбрали щитовидную железу как анатомически относительно простой орган», - рассказал 3DPrint.com доктор Владимир Миронов, главный научный сотрудник компании 3D Bioprinting Solutions. «Щитовидная железа - эндокринный орган, и у нее нет сложной системы протоков. Щитовидная железа в основном состоит из фолликулов щитовидной железы и сосудистой системы. Исследователи использовали технику 3D-печати без каркасов с использованием сфероидов ткани, которые способны плавиться сами по себе. Сфероиды щитовидной железы (TS) и аллантоисные сфероиды (AS) использовались в качестве источников тироцитов и эндотелиальных клеток (EC), а специальный биопринтер был использован для печати сфероидов в плотно сформированном коллагеновом гидрогеле. Эндотелиальные клетки, расположенные в непосредственной близости от сфероидов щитовидной железы, проникли в них и васкуляризировали их, в то время как эпителиальные клетки из сфероидов щитовидной железы образовали фолликулы.

«В этой экспериментальной обстановке мы наблюдали формирование капиллярной сети вокруг фолликулярных клеток, как это наблюдается во время внутриутробного развития щитовидной железы, когда тироидный эпителий контролирует набор, инвазию и распространение ЭК вокруг фолликулов», - заявляют исследователи. «Чтобы доказать, что ЭК от AS ответственны за васкуляризацию конструкции щитовидной железы, мы удалили эндогенные ЭК от сфероидов щитовидной железы перед биопечатью. ЭК из аллантоисных сфероидов полностью реваскуляризовали истощенную ткань щитовидной железы.Культивированная конструкция с биопечатью была функциональна, поскольку она могла нормализовать уровни тироксина в крови и температуру тела после пересадки под капсулу почки гипотиреозных мышей. Биопринтинг функциональной конструкции васкуляризированной щитовидной железы мыши представляет собой дальнейший прогресс в технологии биопечати, изучающей свойства самосборки сфероидов ткани ».

Биопринтер, используемый для этого процесса, под названием Fabion, был специально разработан внутри компании и состоит из нескольких функциональных частей, включая шприцевой насос, жидкостный чип, загрузочный поршень, улавливающий поршень и отсадочный поршень с канавкой для удаления жидкости. .Системы работают вместе, обеспечивая высочайшую точность при 3D-печати; за один раз можно отложить один тканевый сфероид. Биопринтер также включает систему нагрева и охлаждения, позволяющую лучше контролировать полимеризацию гидрогеля коллагена, в которой напечатанные на 3D-принтере конструкции щитовидной железы затем культивировались в течение четырех дней.

Затем напечатанные на 3D-принтере щитовидки трансплантировали мышам с гипотиреозом. Через три и пять недель мышей протестировали и показали значительное повышение критических уровней гормонов щитовидной железы, что указывало на то, что конструкции органов с биопринтом действительно выполняли ту работу, для которой были созданы.Гистологическая оценка также показала, что щитовидные железы с биопринтом способны успешно созревать и интегрироваться с остальным телом.

По словам доктора Миронова, исследователи планируют напечатать на 3D-принтере щитовидную железу человека в 2018 году, а также сотрудничать с Университетом Оулу над биопечатью мини-почки с использованием органоидов почек. «Наш подход позволит в конечном итоге биопечать любой человеческий орган», - говорит он.

Этот документ получил значительную поддержку со стороны экспертов в данной области, подчеркивая его актуальность и применимость этого исследования к будущим разработкам.

«Хотя авторы использовали рассеченные и закругленные сфероиды эмбриональной ткани и напечатанные клетки мыши, а не щитовидную железу человека, эта статья имеет большую ценность, потому что она демонстрирует возможность печати органов с использованием тканевого сфероида в качестве строительных блоков», - пишет Уткан Демирчи, Ph .D., Доцент кафедры радиологии; Доцент (любезно предоставлено) кафедры электротехники Стэнфордского университета.

«Доктор.Работа Миронова демонстрирует успешный биопечать функциональных и васкуляризированных органоподобных конструкций. Я считаю, что эта статья станет важной вехой в развитии технологии трехмерной биопечати в быстро развивающейся области биомедицинской науки и технологий 21 века ».

В другом письме поддержки профессор Чи Кай Чуа, исполнительный директор Сингапурского центра 3D-печати, написал:

«Я поддерживаю эту рукопись из-за ее беспрецедентного значения.В этой рукописи рассказывается о первой в мире созданной человеком живой конструкции, которая представляет собой настоящий прорыв с момента изобретения тканевой инженерии доктором Робертом Лангером в 1993 году. Впервые на Земле васкуляризованный функциональный орган живого существа организм был подвергнут трехмерной биопечати. Этот маленький шаг по щитовидной железе мыши наполняет будущее человеческой жизни бесконечными надеждами и невообразимыми возможностями ».

Авторы статьи - Елена А.Буланова, Елизавета В. Кудан, Джонатан Дегоссери, Шарлотта Хейманс, Фредерико Д.А.С. Перейра, Владислав А. Парфенов, И Сун, Ци Ван, Сурая А. Ахмедова, Ирина К. Свиридова, Наталья С. Сергеева, Георгий А. Франк, Юсеф Д. Хесуани, Кристоф Э. Пьеро и Владимир А. Миронов. Обсудите на форуме 3D-печати щитовидной железы на сайте 3DPB.com.

.

Исследования решений для 3D-биопечати могут способствовать будущей биопечати органов

3dprint.com

Щитовидная железа - крошечный орган, но при неисправности он может вызвать серьезные проблемы - и есть немало причин, по которым он может работать неправильно. Это также особенно проблематично, потому что, в то время как другие проблемы с органами можно исправить с помощью трансплантации, трансплантация щитовидной железы не проводится - считается, что риски отторжения и проблемы, вызванные иммуносупрессией, намного перевешивают преимущества по сравнению с лечением лекарствами.Однако это может скоро измениться. Причина, по которой ученые так стремятся создать 3D-печатные трансплантируемые органы, заключается не только в том, что органы можно создавать по запросу, а не в ожидании донора, но и в том, что органы, созданные из собственных стволовых клеток пациента, несут гораздо меньший риск отторжения. В 2015 году группа ученых из российской компании 3D Bioprinting Solutions вошла в историю, успешно распечатав на 3D-принтере и трансплантировав щитовидную железу мыши. Мы получили обновленную информацию об исследовании ученых, которое было опубликовано в статье под названием «Биопечать функциональной конструкции васкуляризированной щитовидной железы мыши», доступной здесь.Несмотря на сложные проблемы, которые она может вызвать, щитовидная железа представляет собой довольно простую структуру, что делает ее легким кандидатом для 3D-печати.

«Для подтверждения концепции мы выбрали щитовидную железу как анатомически относительно простой орган», - рассказал 3DPrint.com доктор Владимир Миронов, главный научный сотрудник компании 3D Bioprinting Solutions. «Щитовидная железа - эндокринный орган, и у нее нет сложной системы протоков. Щитовидная железа в основном состоит из фолликулов щитовидной железы и сосудистой системы. Исследователи использовали технику 3D-печати без каркасов с использованием сфероидов ткани, которые способны плавиться сами по себе. Сфероиды щитовидной железы (TS) и аллантоисные сфероиды (AS) использовались в качестве источников тироцитов и эндотелиальных клеток (EC), а специальный биопринтер был использован для печати сфероидов в плотно сформированном коллагеновом гидрогеле. Эндотелиальные клетки, расположенные в непосредственной близости от сфероидов щитовидной железы, проникли в них и васкуляризировали их, в то время как эпителиальные клетки из сфероидов щитовидной железы образовали фолликулы.

«В этой экспериментальной обстановке мы наблюдали формирование капиллярной сети вокруг фолликулярных клеток, как это наблюдается во время внутриутробного развития щитовидной железы, когда тироидный эпителий контролирует набор, инвазию и распространение ЭК вокруг фолликулов», - заявляют исследователи. «Чтобы доказать, что ЭК от AS ответственны за васкуляризацию конструкции щитовидной железы, мы удалили эндогенные ЭК от сфероидов щитовидной железы перед биопечатью. ЭК из аллантоисных сфероидов полностью реваскуляризовали истощенную ткань щитовидной железы.Культивированная конструкция с биопечатью была функциональна, поскольку она могла нормализовать уровни тироксина в крови и температуру тела после пересадки под капсулу почки гипотиреозных мышей. Биопринтинг функциональной конструкции васкуляризированной щитовидной железы мыши представляет собой дальнейший прогресс в технологии биопечати, изучающей свойства самосборки сфероидов ткани ».

Биопринтер, используемый для этого процесса, под названием Fabion, был специально разработан внутри компании и состоит из нескольких функциональных частей, включая шприцевой насос, жидкостный чип, загрузочный поршень, улавливающий поршень и отсадочный поршень с канавкой для удаления жидкости. .Системы работают вместе, обеспечивая высочайшую точность при 3D-печати; за один раз можно отложить один тканевый сфероид. Биопринтер также включает систему нагрева и охлаждения, позволяющую лучше контролировать полимеризацию гидрогеля коллагена, в которой напечатанные на 3D-принтере конструкции щитовидной железы затем культивировались в течение четырех дней.

Затем напечатанные на 3D-принтере щитовидки трансплантировали мышам с гипотиреозом. Через три и пять недель мышей протестировали и показали значительное повышение критических уровней гормонов щитовидной железы, что указывало на то, что конструкции органов с биопринтом действительно выполняли ту работу, для которой были созданы.Гистологическая оценка также показала, что щитовидные железы с биопринтом способны успешно созревать и интегрироваться с остальным телом.

По словам доктора Миронова, исследователи планируют напечатать на 3D-принтере щитовидную железу человека в 2018 году, а также сотрудничать с Университетом Оулу над биопечатью мини-почки с использованием органоидов почек. «Наш подход позволит в конечном итоге биопечать любой человеческий орган», - говорит он.

Этот документ получил значительную поддержку со стороны экспертов в данной области, подчеркивая его актуальность и применимость этого исследования к будущим разработкам.

«Хотя авторы использовали рассеченные и закругленные сфероиды эмбриональной ткани и напечатанные клетки мыши, а не щитовидную железу человека, эта статья имеет большую ценность, потому что она демонстрирует возможность печати органов с использованием тканевого сфероида в качестве строительных блоков», - пишет Уткан Демирчи, Ph .D., Доцент кафедры радиологии; Доцент (любезно предоставлено) кафедры электротехники Стэнфордского университета.

«Доктор.Работа Миронова демонстрирует успешный биопечать функциональных и васкуляризированных органоподобных конструкций. Я считаю, что эта статья станет важной вехой в развитии технологии трехмерной биопечати в быстро развивающейся области биомедицинской науки и технологий 21 века ».

В другом письме поддержки профессор Чи Кай Чуа, исполнительный директор Сингапурского центра 3D-печати, написал:

«Я поддерживаю эту рукопись из-за ее беспрецедентного значения.В этой рукописи рассказывается о первой в мире созданной человеком живой конструкции, которая представляет собой настоящий прорыв с момента изобретения тканевой инженерии доктором Робертом Лангером в 1993 году. Впервые на Земле васкуляризованный функциональный орган живого существа организм был подвергнут трехмерной биопечати. Этот маленький шаг по щитовидной железе мыши наполняет будущее человеческой жизни бесконечными надеждами и невообразимыми возможностями ».

Авторы статьи - Елена А.Буланова, Елизавета В. Кудан, Джонатан Дегоссери, Шарлотта Хейманс, Фредерико Д.А.С. Перейра, Владислав А. Парфенов, И Сун, Ци Ван, Сурая А. Ахмедова, Ирина К. Свиридова, Наталья С. Сергеева, Георгий А. Франк, Юсеф Д. Хесуани, Кристоф Э. Пьеро и Владимир А. Миронов. Обсудите на форуме 3D-печати щитовидной железы на сайте 3DPB.com.

.

российских ученых впервые в мире напечатали щитовидную железу мыши на МКС на 3D-принтере - RT World News

Медицинские исследования сделали шаг в будущее, поскольку российским ученым удалось вырастить щитовидную железу мыши в условиях невесомости с помощью 3D-биопринтера на Международной космической станции (МКС). Следующими на очереди могут быть человеческие органы.

Прорывное устройство, получившее название «Органавт», было доставлено на МКС космическим кораблем «Союз МС-11» 3 декабря 58-й экспедицией.

В том, что уже не является сюжетом научно-фантастического фильма, инновационное устройство создало щитовидную железу мыши. нулевая гравитация.И результат удался. Инвитро, дочерняя компания которой 3D Bioprinting Solutions построила принтер, сообщила РИА Новости: : «Мы получили фотографии из космоса. Камера ясно показывает, что собирается живая конструкция щитовидной железы мыши ».

Результаты будут возвращены на Землю для анализа в конце декабря и обнародованы в феврале 2019 года. Invitro сообщает, что созревание печатных органов и тканей в условиях невесомости происходит намного быстрее и эффективнее, чем на Земле. И этот важный эксперимент по печати органов за пределами нашей планеты может проложить путь для печати человеческих тканей в этой благоприятной среде.

«Нет ничего невозможного», - сказал генеральный директор Invitro Александр Островский, когда его спросили, скоро ли человеческие органы будут напечатаны в 3D на МКС. «Вопрос только в затратах. Сейчас мы работаем над новыми видами биопечати », - добавил он.

Также на rt.com Ракета Союз доставила экипаж МКС в космос в первом пилотируемом полете после серьезной неудачи при запуске

И пока мы ждем официальных видеороликов о печати космических органов, посмотрите, чего еще в 2015 году удалось достичь биопринтеру FABION, разработанному компанией 3D Bioprinting Solutions, с клетками мышей в условиях гравитации Земли.

Технология 3D-печати уже использовалась для создания всего, от оружия до домов. На МКС был поставлен 3D-принтер НАСА в 2014 году для создания цепочки поставок по запросу важных деталей и инструментов в условиях невесомости.

Думаете, вашим друзьям будет интересно? Поделись этой историей!

.

Смотрите также