Врачи пересаживают 3-D напечатанное ухо, сделанное из человеческих клеток

Технология

3DBio Therapeutics, биотехнологическая компания из Квинса, заявила, что впервые использовала трехмерную печать для изготовления части тела из собственных клеток пациента.

20-летняя женщина, которая родилась с маленьким и неправильно сформированным правым ухом, получила 3-D печатный ушной имплантат, сделанный из ее собственных клеток, объявила компания-производитель в четверг. Независимые эксперты заявили, что пересадка, ставшая частью первого клинического испытания успешного медицинского применения этой технологии, является потрясающим достижением в области тканевой инженерии.

Новое ухо было напечатано по форме, которая точно соответствовала левому уху женщины, сообщает 3DBio Therapeutics, компания по регенеративной медицине, базирующаяся в Квинсе. Новое ухо, пересаженное в марте, будет продолжать регенерировать хрящевую ткань, придавая ему вид и ощущение естественного уха, сказали в компании.

"Это определенно большое событие", - сказал Адам Файнберг, профессор биомедицинской инженерии и материаловедения и инженерии в Университете Карнеги-Меллон. Доктор Файнберг, который не связан с 3DBio, является соучредителем компании FluidForm, занимающейся регенеративной медициной, которая также использует 3-D печать. "Это показывает, что эта технология уже не "если", а "когда", - сказал он.

О результатах восстановительной операции этой женщины компания 3DBio сообщила в пресс-релизе. Ссылаясь на соображения конфиденциальности, компания не стала публично раскрывать технические детали процесса, что затрудняет оценку сторонними экспертами. Компания заявила, что федеральные регулирующие органы проверили дизайн испытания и установили строгие производственные стандарты, и что данные будут опубликованы в медицинском журнале после завершения исследования.

Клинические испытания, в которых участвуют 11 пациентов, еще продолжаются, и вполне возможно, что трансплантация может оказаться неудачной или вызвать непредвиденные осложнения. Но поскольку клетки были получены из собственной ткани пациента, новое ухо, скорее всего, не будет отторгнуто организмом, говорят врачи и представители компании.

Успех

Успех 3DBio, к которому шли семь лет, является одним из нескольких недавних прорывов в стремлении улучшить трансплантацию органов и тканей. В январе хирурги из Мэриленда пересадили генетически модифицированное свиное сердце 57-летнему мужчине с болезнью сердца, продлив ему жизнь на два месяца. Ученые также разрабатывают методы продления жизни донорских органов, чтобы они не пропадали зря; на этой неделе швейцарские врачи сообщили, что пациент, получивший человеческую печень, которая была законсервирована в течение трех дней, был здоров и год спустя.

United Therapeutics Corp., компания, предоставившая генно-инженерную свинью для процедуры пересадки сердца, также экспериментирует с трехмерной печатью для производства легких для трансплантации, сказал представитель компании. А ученые из Израильского технологического института в сентябре сообщили, что им удалось напечатать на 3-D принтере сеть кровеносных сосудов, которые необходимы для снабжения кровью имплантированных тканей.

Ранее компании уже использовали технологию трехмерной печати для изготовления индивидуальных протезов конечностей из пластика и легких металлов. Но ушной имплантат, изготовленный из крошечного сгустка клеток, взятых из неправильной формы уха женщины, похоже, является первым известным примером 3-D печати имплантата из живых тканей.

Пациентка, уроженка Мексики, родилась с микротией - редким врожденным дефектом, при котором ушная раковина, или внешняя часть уха, становится маленькой и неправильно сформированной (это также может повлиять на слух в ухе). По словам руководителей компании, при дальнейших исследованиях технология может быть использована для изготовления многих других запасных частей тела, включая позвоночные диски, носы, коленные мениски, вращательные манжеты и восстановительные ткани для люмпэктомии. В дальнейшем, по их словам, с помощью трехмерной печати можно будет изготавливать и более сложные жизненно важные органы, такие как печень, почки и поджелудочная железа.

Это захватывает

"Это так захватывающе, что иногда мне приходится немного сдерживать себя", - сказал доктор Артуро Бонилла, детский ушной реконструктивный хирург из Сан-Антонио, который провел операцию по имплантации женщине. Испытание финансировалось компанией 3DBio Therapeutics, но доктор Бонилла не имеет никакой финансовой доли в этой компании. "Если все пойдет, как запланировано, это произведет революцию", - сказал он.

Джеймс Иатридис, возглавляющий лабораторию биоинженерии позвоночника в Медицинской школе Икан при больнице Маунт Синай, сказал, что в разработке находятся и другие тканевые имплантаты, напечатанные методом 3-D, но ему ничего не известно о других продуктах, проходящих клинические испытания.

"Трехмерный ушной имплантат является доказательством концепции для оценки биосовместимости, соответствия и сохранения формы на живых людях", - сказал д-р Иатридис.

Тем не менее, внешняя часть уха - это относительно простой придаток, который скорее косметический, чем функциональный, сказал д-р Файнберг из Карнеги-Меллон. Он предупреждает, что путь к созданию твердых органов, таких как печень, почки, сердце и легкие, еще долог. "Просто перейти от уха к позвоночному диску - это довольно большой скачок, но это более реально, если у вас есть ухо", - сказал он.

Процесс трехмерной печати позволяет создать твердый трехмерный объект на основе цифровой модели. Технология обычно включает в себя управляемый компьютером принтер, который наносит материал тонкими слоями для создания точной формы объекта.

По словам руководителей компании, новый ушной имплантат от 3DBio Therapeutics объединяет несколько запатентованных технологий, начиная с метода превращения небольшого образца клеток пациента в миллиарды клеток. В 3-D принтере компании используются "биочернила" на основе коллагена, которые безопасны для организма и обеспечивают стерильность всех материалов.

Все исследования и производство проходят под одной крышей, в новом, неприметном кирпичном здании в Квинсе, оборудованном гигиеничными "чистыми комнатами", в которых работают техники в масках, в комбинезонах, перчатках и сапогах.

"Оно поступает в виде биопсии от пациента, а остается живое ухо", - объяснил Дэниел Коэн, исполнительный директор и соучредитель 3DBio, во время экскурсии по предприятию на прошлой неделе.

Пациент, получивший новое ухо, был одним из первых, кому была проведена успешная трансплантация в рамках клинического испытания под руководством доктора Бониллы (добровольцы для испытания также набираются в Медицинском центре Седарс-Синай в Лос-Анджелесе).

Хирург начал с удаления половины грамма хряща из остатка уха женщины с микротией. Затем он отправил его вместе с трехмерным снимком здорового уха из Сан-Антонио в здание 3DBio в Лонг-Айленд-Сити, Квинс.

Там из образца ткани были выделены хондроциты пациента - клетки, ответственные за формирование хряща, - и выращены в запатентованной суспензии питательных веществ, размножившись до миллиардов клеток.

Затем живые клетки смешивались с биочернилами на основе коллагена, "как шоколадные чипсы в мороженом из печенья", по словам Натаниэля Бахраха, главного научного сотрудника 3DBio.

Коллаген вводился через шприц в специализированный 3-D биопринтер, который выдавал материал из сопла ровной тонкой струей, создавая небольшую продолговатую форму, которая была зеркальной копией здорового уха пациента. Весь процесс печати длился менее 10 минут.

Затем напечатанная форма уха была заключена в защитную биоразлагаемую оболочку и отправлена на ночь в холодильную камеру доктору Бонилле. Затем он имплантировал ухо под кожу пациентки, чуть выше ее челюстной кости. Когда кожа была натянута вокруг имплантата, образовалась форма уха.

Дальнейшее развитие

Примерно 1500 детей, рождающихся в США каждый год, страдают либо микротией, либо родственным заболеванием - анотией, при котором отсутствует все наружное ухо. В клинических испытаниях пока участвуют 11 добровольцев в возрасте от 6 до 25 лет, за которыми будут наблюдать в течение пяти лет, чтобы оценить долгосрочную безопасность и эстетические результаты.

Другой вариант восстановления микротии - который часто проводится, пока пациенты маленькие, чтобы они не подвергались издевательствам и насмешкам, когда начнут ходить в школу - требует стационарной операции по заготовке хряща из ребер пациента, который затем вырезается по приблизительной форме уха, сказал доктор Бонилла.

Но новая процедура может быть проведена за несколько часов и вне больницы". Компания 3DBio не уточнила, сколько она будет брать за имплантат, но представитель компании сказал, что цена будет соответствовать стоимости текущего стандарта лечения.

"Я всегда считал, что весь мир микротии ждал технологии, при которой не нужно было бы входить в грудную клетку, а пациенты выздоравливали бы со дня на день", - сказал доктор Бонилла.

Пациентка Алекса, которая попросила называть ее только по имени из-за соображений конфиденциальности, сказала, что она в восторге от нового уха, хотя оно все еще закрыто повязкой. Хотя многих детей с микротией дразнят сверстники, что может привести к тревоге, депрессии и враждебности, Алекса сказала, что ее это никогда особо не беспокоило до подросткового возраста, когда она стала больше стесняться своей внешности.

"В подростковом возрасте ты больше заботишься о своем имидже", - сказала она. "Некоторые люди говорили необдуманные вещи, и это стало меня беспокоить".

Алекса сказала, что она в совершенстве овладела искусством скрывать свое правое ухо, нося длинные и распущенные волосы, и большинство людей даже не замечали, что у нее нет уха. Но теперь, по ее словам, она с нетерпением ждет возможности повеселиться со своими волосами, заплести их в косички или собрать в пучок.

"Я думаю, что моя самооценка повысится", - сказала она.

Источник