Успехи синтетической биологии, вероятно, скоро приведут к началу промышленного производства новых средств диагностики и лечения заболеваний. При этом параллельным курсом и, надо полагать, не меньшими темпами будут вестись разработки в области регенеративной медицины. К примеру, выращивание искусственных органов для трансплантации (как минимум – почек и печени) начнется, по прогнозам, к 2030 году.
Рисунок 5.11. 3D-печать уже используется для получения имплантатов – заменителей разрушенных фрагментов костной ткани при реконструкции черепа (источник: Osteofab)
Трехмерная биопечать
Как уже было сказано в главе 2, 3D-печать имеет неимоверно широкий спектр будущих возможностей прикладного использования как в промышленности, так и в быту. Тут мы, однако, остановимся чуть подробнее лишь на одном многообещающем ее применении – биопечати. Технология позволяет воспроизвести на 3D-принтере орган, кость или ткань (например, мышечную) и заменить ею поврежденную или утраченную. Одна из самых захватывающих перспектив – применение подобных методов в регенеративной медицине для замещения поврежденных или утраченных тканей и органов. При хирургической реконструкции лица технология 3D-печати широко используется уже сегодня.
По сравнению с небиологическими технологиями 3D-печати биопечать, конечно, сопряжена с дополнительными трудностями, обусловленными, в частности, необходимостью подбора биосовместимых материалов, видов клеток, использования специфических факторов роста и дифференциации. Есть и технические проблемы, связанные с чувствительностью живых клеток, структурированием тканей и сосудов.
Решение этих отнюдь не простых задач требует комплексного подхода с использованием технологий из столь разных отраслей, как техническая и биоинженерия, молекулярная и цитобиология, физика и медицина. Тем не менее технология трехмерной биопечати уже успешно апробирована при трансплантации нескольких видов тканей, включая многослойную кожную, костную, сосудистую (при шунтировании), трахейную, сердечную и хрящевую. Другие применения трехмерной печати включают высокопроизводительное моделирование тканей для научно-исследовательских нужд, испытаний новых лекарств и токсикологических исследований.
3D-печать уже нашла практическое применение при проведении ряда широко распространенных медицинских процедур. Например, в 2012 году врачи Мичиганского университета успешно использовали этот метод для реконструкции трахеи трехмесячного пациента, страдавшего регулярно повторявшимися спазмами дыхательных путей
[275]. Другие практические достижения включают примеры успешной распечатки и пересадки челюстного протеза и фрагмента черепной кости (у двух разных пациентов). В экономическом плане трехмерная печать имплантатов представляет собою бурно развивающуюся отрасль и уже принесла компаниям-«первопечатникам» свыше 500 млн долларов доходов в мировом масштабе по итогам 2014 года, а к 2016 году эта цифра, согласно прогнозам, удвоится
[276].
В 2006 году профессор Энтони Атала из Университета Уэйк-Форест в Северной Каролине использовал струйный принтер для «выращивания» имплантатов мочевого пузыря. Биопечать органа для пациента начиналась с забора клеток мышц и стенки кишечника. Эти клетки выращивались в лаборатории, пока не набиралось достаточное количество для помещения в специальный каркас, структура которого имитирует структуру мочевого пузыря. По мере роста живой ткани каркас рассасывался, а затем готовый орган пересаживался пациенту. Последующие анализы показали, что такие искусственные мочевые пузыри функционируют не хуже восстановленных хирургически с помощью тканей кишечника и не ведут к развитию побочных эффектов. Все пациенты, перенесшие эту операцию, живы и здоровы и по сей день. Другими перспективными кандидатами на замену методами регенеративной медицины и 3D-печати являются щитовидная железа, почки и печень. Профессор Атала, отметим, добрался уже и до создания искусственных «мини-сердец» размером пока лишь 0,25 мм – за счет перепрограммирования клеток кожи в клетки сердечной мышцы и их выращивания в клеточной культуре. 3D-печать использовалась для создания органа нужной формы и размера. Наконец, в марте 2015 года российская биотехнологическая компания
[277] из Сколково отчиталась об успешной трансплантации подопытной мыши «печатной» щитовидной железы и пообещала развить этот успех до масштабов 3D-печати человеческих почек не позднее 2018 года.
Осуществив все эти биомедицинские усовершенствования, мы, вероятно, лет через 30–40 станем в буквальном смысле инженерами-разработчиками «совершенного человеческого существа». Во всяком случае, многие люди получат возможность избавиться от заложенных в их генетическом коде ошибок и продлить свою жизнь. А медицинское сообщество научится бороться с раком и иными наследственными и генетически обусловленными заболеваниями на уровне индивидуального генома, а также корректировать наше здоровье, избирательно воздействуя на клетки и органы. Понятно, что все это звучит как нечто из области научной фантастики, но до практической реализации многих из этих технологий – рукой подать.
Глава 6
Человек дополненный
…сама мысль о том, что будущее будет отличаться от настоящего, настолько претит привычному ходу мысли и устоявшимся моделям поведения, что большинство из нас решительно гонят ее от себя.
Джон Мейнард Кейнс
[278], 1937 год Мы соберем его заново
Хью Герр
[279] – прирожденный альпинист. В восемь лет он стал самым юным покорителем отвесного склона пика Темпл в Скалистых горах Канады высотой 3,5 км. В 17 лет он был признан одним из лучших альпинистов восточного побережья США
[280]. В январе 1982 года Герр с напарником Джеффом Батцером совершали восхождение по технически сложному маршруту на гору Вашингтон.
