В Самарском государственном медицинском университете Минздрава России создаются клеточные продукты для регенеративной и персонифицированной медицины, а также для фармации. Так, к концу этого года ученые Центра НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ планируют создать биочернила для печати хрящевой ткани человека на 3D-биопринтере.
С помощью 3D-принтера будут печатать аналоги тканей и органов человека из специальных «чернил». В качестве таких «чернил» используют биоматериалы: гидрогели и первичные культуры человеческих клеток.
С помощью биопечати ученые СамГМУ смогут создавать аналоги хрящевой и костной тканей, кожных покровов человека, а также поджелудочной железы. Это позволит открыть новые направления в лечении заболеваний опорно-двигательной системы, сахарного диабета, хронического панкреатита, а также тяжелых и распространенных повреждений кожи (трофических язв, ожогов, огнестрельных и осколочных ранений).
Как пояснила руководитель Центра биомедицинских клеточных продуктов Центра НТИ СамГМУ, доктор медицинских наук Лариса Волова, главное преимущество разрабатываемых продуктов в том, что они созданы на основе первичных культур собственных клеток человека и гидрогелей, получаемых из донорских человеческих материалов, обработанных по собственной технологии. По своей структуре и составу они идентичны тканям пациента. Благодаря этому практически отсутствует риск неприживления продуктов 3D-печати.
«Клетки мы получаем из зубной пульпы, костного мозга, пуповины, жировой, костной, хрящевой тканей и других источников, — говорит Лариса Волова. — Другими словами, используются живые человеческие клетки, которые выполняют положенные им функции. Для хранения биоматериалов будет создан мастер-криобанк клеток, а также усовершенствован уже существующий в СамГМУ банк тканей. Планируется проведение на животных доклинических исследований напечатанных конструкций и материалов на 3D-биопринтерах».
Сейчас в еще одном подразделении СамГМУ — НИИ биотехнологий, реализуется проект «Клеточные линии и тест-системы, биомедицинские клеточные продукты для регенеративной, персонифицированной медицины и фармации». В ходе этого проекта ученые получают первичные клеточные культуры человека из различных новых источников для нескольких целей. Например, для проведения доклинических исследований in vitro («в пробирке») эффективности и безопасности медицинских продуктов: медизделий, лекарств. А также для создания универсальной клеточной тест-системы для оценки in vitro биологической активности фармацевтических средств. С их помощью можно проводить сравнительный анализ оригинальных препаратов, дженериков и биоаналогов, а также проводить раннюю диагностику, прогнозирование и определение схемы лечения социально значимых заболеваний воспалительного и аутоиммунного характера: подагры, ревматоидного артрита, псориаза и других.
Подобные тест-системы уже разработаны в НИИ биотехнологий и успешно прошли апробацию. Недавно их закупило фармацевтическое предприятие и проверяет на них эффективность разрабатываемых лекарств. Первичные клеточные культуры человека, используемые в тест-системах, максимально отражают физиологические процессы, которые происходят при различных заболеваниях, в том числе на фоне применения медицинских продуктов.
Еще один проект НИИ биотехнологий СамГМУ — масштабирование производства, а также трансфер на российский и международный рынки серийных и индивидуальных биоимплантатов «Лиопласт»®. Ученые также разрабатывают новые способы их клинического применения. «Лиопласт»® планируют использовать в персонифицированной регенеративной медицине с помощью технологий 3D-моделирования, прототипирования и обработки материала.
«Биотехнологии позволяют получить гибридные продукты клеточной и тканевой инженерии с заданными характеристиками из биологических материалов для применения в регенеративной медицине, — говорит Лариса Волова. — Наиболее адаптированные к организму человека продукты биоинженерии производятся из материалов аллогенного происхождения — то есть из донорских».
На базе НИИ биотехнологий уже организовано серийное производство по разработанной в СамГМУ и запатентованной технологии более 180 различных видов аллогенных бионических имплантатов из соединительных и опорных тканей человека. Биоимплантаты применяют в регенеративной медицине для реконструкции дефектов костей после травм и различных заболеваний. Когда биоимплантат устанавливают в область дефекта, он восстанавливает структуру кости, встраивается в нее, и постепенно замещается собственной костной тканью пациента.
Благодаря тому, что имплант имеет биологическое происхождение и структуру, которая полностью соответствует натуральной костной ткани, он обеспечивает максимально естественный, правильный процесс регенерации. Биоимплантаты «Лиопласт» абсолютно безопасны для окружающих тканей и организма человека. «Лиопласт» применяется в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии, нейрохирургии, оториноларингологии и офтальмологии у взрослых и детей.
«Сегодня потребности профильного рынка диктуют нам необходимость масштабировать производство бионических имплантатов, наряду с расширением их спектра, — комментирует Лариса Волова. — Это возможно за счет увеличения числа новых источников аллогенных тканей. А также за счет изготовления биоимплантатов по индивидуальным параметрам пациента с использованием технологий прототипирования и 3D-моделирования. Таким образом мы реализуем персонифицированный подход в регенеративной медицине».
В ходе реализации проекта ученые используют новые источники аллогенного биоматериала для инновационных биоимплантатов, создают новые бионические продукты из дентина, лиофилизированного хряща, твердой мозговой оболочки и других материалов. Также разрабатывается программный модуль для получения персонализированной 3D-модели биоимплантатов по данным КТ и МРТ пациента и многое другое.
