Из стволовых клеток впервые напечатали роговицу на 3D-принтере

Учёным из Университета Ньюкасла (Newcastle University), Великобритания, удалось впервые напечатать на 3D-принтере роговицу человека с помощью «чернил» из стволовых клеток. Это означает, что новая технология может использоваться для неограниченного создания роговиц для трансплантации в ближайшем будущем. Результаты работы были опубликованы 30 мая 2018 года в Experimental Eye Research.

Роговица – прозрачная внешняя оболочка глаза, которая защищает внутренние слои от проникновения бактерий и повреждений. Роговица играет важную роль в фокусировании зрения.

В настоящее время около 10 миллионов человек во всём мире нуждаются в хирургической операции по трансплантации роговицы для предотвращения слепоты в результате инфекционных заболеваний глаз, таких как, например, трахома.

Кроме того, почти 5 миллионов человек страдают от полной слепоты из-за рубцевания роговицы в результате ожогов, механических повреждений, стирания или различных заболеваний. Однако донорского материала для пересадки катастрофически не хватает.

В новом исследовании учёные создали биочернила из альгината и коллагена с добавлением стволовых клеток (роговичных стромальных клеток), полученных из здоровой донорской роговицы. При помощи недорогого 3D-биопринтера биочернила экструдировались в виде концентрических кругов для создания формы роговицы человека. Печать заняла менее 10 минут.

Че Коннон (Che Connon), профессор тканевой инженерии в Университете Ньюкасла, возглавлявший работу, сказал: «Многие команды по всему миру заняты поиском идеальных биочернил для осуществления данного процесса. Наш уникальный гель — комбинация альгината и коллагена, позволяет стволовым клеткам оставаться живыми. В то же время, созданный материал достаточно жёсткий, чтобы сохранять форму, но и достаточно податливый, чтобы проходить через сопла 3D-принтера».

«Данное исследование основано на нашей предыдущей работе, в которой мы сохраняли клетки живыми в аналогичном гидрогеле в течение нескольких недель при комнатной температуре. Теперь у нас есть готовые к использованию биочернила, содержащие стволовые клетки, которые позволят пользователям печатать ткани, не беспокоясь об отдельном выращивании клеток».

Доктор Нил Эбенезер (Neil Ebenezer), директор по исследованиям, политике и инновациям в Fight for Sight (некоммерческая организация в США, которая финансирует медицинские исследования в области зрения и офтальмологии), сказал: «Мы рады успеху учёных из Университета Ньюкасла в области разработки 3D-печати роговиц с использованием тканей человека. Это исследование подчёркивает значительный прогресс в данной области и на один шаг приближает нас к сокращению потребности в донорских роговицах, что положительно повлияло бы на некоторых пациентов, живущих с потерей зрения».

«Тем не менее, важно отметить, что должны пройти годы, прежде чем метод будет потенциально доступен для пациентов. И пока что жизненно необходимы пожертвования людьми тканей роговицы для трансплантации».

Исследователи из Института генетической медицины Университета Ньюкасла продемонстрировали, что они способны создать роговицу в соответствии с уникальными характеристиками человека. Сканируя глаза пациента, учёные могут использовать данные для быстрой печати роговицы соответствующего размера и формы.

Профессор Коннон добавил: «Теперь наши роговицы, созданные с помощью 3D-печати, должны пройти дальнейшие тестирования. И пройдёт несколько лет, прежде чем мы сможем использовать их для трансплантации. Однако мы показали, что можно печатать роговицы, основываясь на измерениях глаз пациентов, и что данный подход имеет потенциал для борьбы с мировым дефицитом [роговиц]».