3D Bioprinting Solutions
3Д Биопринтинг Солюшенс

Миссией Лаборатории 3D Bioprinting Solutions является практическое развитие и внедрение технологий 3D - биопечати в регенеративной медицине в России. Компания занимается разработкой технологии трёхмерной биопечати органных конструктов из аутологичных клеток пациента.

Ежегодно в мире осуществляется в общей сложности 100 000 трансплантаций органов. По данным на 2017 г., около 25–30% ожидающих очереди на трансплантацию погибают, например ежедневно только в США около 17 пациентов погибают, так и не дождавшись операции.

Результаты исследований «3Д Биопринтинг Солюшенс» могут помочь решить проблему несовместимости донорских органов, дадут возможность получать прототипы органов и разрабатывать эффективные способы тканезамещения, позволяющие полностью возвращать утраченные функции и органы.

История

2019

*3D Bioprinting Solutions собирается напечатать яичник

27 ноября 2019 года появилась информация о том, что лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions собирается создать первый в мире человеческий орган, напечатанный с помощью технологии биопринтинга. Это будет яичник. Об этом сообщил научный руководитель лаборатории биотехнологических исследований Владимир Миронов.

Как он уточнил, эксперты уже работают над созданием этого органа. Процесс создания яичника намерены роботизировать. Миронов объяснил выбор органа тем, что для доказательства его функционирования нужна всего одна клетка.^[1]

Печать на 3D-принтере кишечной палочки в условиях микрогравитации

10 октября 2019 года появилась информация о том, что космонавты на Международной космической станции (МКС) впервые в мире напечатали кишечную палочку на 3D-принтере в условиях микрогравитации. Это удалось сделать с помощью биопринтера от компании 3D Bioprinting Solutions.

Образец кишечной палочки уже находится в Институте им. академика Н.Ф. Гамалеи, где наши коллеги проводят анализ полученных результатов. Мы хотим проверить, насколько они становились агрессивными и антибиотикорезистентными в условиях космоса, — отметили ученые.

Руководители исследования пояснили, что главная цель эксперимента по 3D-печати в космосе — это получение данных, которые, как ожидается, помогут при разработке антибиотиков для борьбы с устойчивыми земными бактериями.Чекап для искусственного интеллекта: зачем и как тестировать ИИ-решения?

Также в ходе эксперимента будет возможность изучить новые заболевания, возникновение которых не исключено при длительных полетах.

Как сообщается, недавно на МКС удалось напечатать бактерии в условия невесомости. Это первый подобный опыт, уточняют специалисты. После печати бактерии кишечной палочки собрались в биопленку — на Земле такое происходит при хронических бронхитах.^[2]

Завершение эксперимента по биопечати мышечной ткани на борту МКС

Как стало известно 9 октября 2019 года компании 3D Bioprinting Solutions, Meal Source Technologies, Aleph Farms и Finless Foods завершили первый эксперимент по биопечати мышечной ткани на борту МКС в условиях микрогравитации.

Основой совместного проекта стала технология магнитной биопечати 3D Bioprinting Solutions, использующая магнитное поле вместо биоразлагаемой подложки для печати биоматериала. В рамках эксперимента было выращено три вида тканей — ткань крупного рогатого скота, предоставленная компанией Aleph Farms, ткань рыбы фундулуса, предоставленная компанией Finless Foods, и ткань кролика от компании Meal Source Technologies.

Клетки выращивают в специальной питательной среде, а затем собирают из них искусственную мышечную ткань. На Земле этот процесс происходит медленнее, так как его ограничивает гравитация, и мясо растет тонкими слоями. В условиях МКС мышечная ткань растет во все стороны и этот процесс происходит быстрее.

Предполагается, что проект заложит основу для поиска возобновляемых источников белка для долгосрочных космических миссий. Кроме того, результаты эксперимента будут использованы для расширения производственных мощностей по выращиванию мяса на Земле.^[3]

Руководитель проекта по биопечати, управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани отметил, что теперь в планах у компаний-партнеров производить на МКС большее количество искусственного мяса, но для этого на станцию нужно сначала доставить дополнительное оборудование. По словам Хесуани, на Земле для доращивания клеточного мяса используют биореакторы или устройства, которые обеспечивают оптимальные условия для развития биологических объектов марки «Синтекон». Также в 3D Bioprinting Solutions планируют использовать биореакторы, которые есть на иностранных сегментах космической станции.

По мнению директора Aleph Farms Дидье Тубиа, выращивание мяса таким способом поможет сохранить природные ресурсы. Он заявил, что на производство килограмма обычной говядины уходит по 10–15 тысяч литров воды, а отказ от мясных и молочных продуктов является лучшим способом снижения негативного воздействия человека на окружающую среду. При мясном производстве происходит большой выброс парниковых газов в атмосферу, что, в свою очередь, может привести к глобальному изменению климата.^[4]

Запланирован эксперимент по «выращиванию» искусственной говядины в 3D-биопринтере на МКС

28 февраля 2019 года стало известно, что на октябрь 2019 года на МКС запланирован совместный эксперимент «Роскосмоса» и лаборатории 3D-биопечати по «выращиванию» искусственной говядины, семги и голубого тунца. Об этом рассказал Юсеф Хесуани, управляющий партнер лаборатории 3D Bioprinting Solutions.

Ученые компании в декабре 2018 года уже напечатали в условиях невесомости на МКС ткани щитовидной железы мыши и человеческого хряща из живых клеток. При этом специалисты планируют не ограничиваться областью регенеративной медицины.

Мы с коллегами из Роскосмоса и Института медико-биологических проблем РАН расписали срок будущих экспериментов до 2024 года. В 2019 году предварительно планируем полеты на июль и октябрь. Не уверен, что точно успеем на июль — нам нужно подготовить еще большое количество документации, — но нам бы очень хотелось успеть. А на конец 2019 года мы планируем проект, который мне казался полным безумием еще в мае 2018 года, — эксперименты по печати искусственного мяса. Юсеф Хесуани, управляющий партнер лаборатории 3D Bioprinting Solutions

Это будут эксперименты по печати из синтетических материалов, то есть в дело пойдут не живые клетки, а керамические материалы. Однако в условиях космоса такие материалы начинают вести себя как живые ткани, и этот эффект ученые хотят изучить.

Эти эксперименты призваны решить проблему обеспечения космонавтов питанием во время дальних полетов. Из мышечных клеток 3D-биопринтер в условиях невесомости попытается «вырастить» так называемое «инженерное мясо».

Идея состоит в том, чтобы создать самовоспроизводящееся мясо, самовоспроизводящуюся еду. Мы можем культивировать клетки, клетки будут делиться прямо на Международной космической станции, но получить мышечные клетки — это еще не значит получить мясо».

Поэтому российские ученые собираются провести работы совместно с несколькими американскими и европейскими стартапами, отметил Хесуани.

Эксперимент по печати органов в космосе стал совместным проектом «Роскосмоса», медицинской компании «Инвитро» и резидентов Фонда Сколково — лаборатории 3D Bioprinting Solutions. Опыт был признан успешным: структура полученных живых тканей соответствует нормам, но подробное изучение поведения доставленных из космоса клеток еще будет продолжаться. В перспективе, данные этого исследования лягут в основу экспериментов в области регенеративной медицины^[5].

2018

Отправка нового 3D-биопринтера на МКС

3 декабря 2018 года космический корабль с новым экипажем МКС успешно стартовал с Байконура. На нем находится новый магнитный 3D-биопринтер взамен устройства, потерянного во время аварии «Союза-ФГ» почти двумя месяцами ранее.

Ракета-носитель должна вывести в космос «Союз МС-11» с космонавтом Олегом Кононенко и астронавтами Энн Макклейн из США и Давидом Сен-Жаком из Канады. Изначально их полет планировался на конец декабря, но из-за октябрьской аварии с ракетой-носителем он был перенесен. 

Как рассказал РИА Новости, генеральный директор компании «Инвитро» (владеет разработчиком биопринтера — лабораторией 3D Bioprinting Solutions) Александр Островский, тот потерянный биопринтер не был застрахован, поэтому компания не получила никаких выплат и компенсаций. Однако потери оказались некритичными и планы не были нарушены, поскольку у 3D Bioprinting Solutions было несколько биопринтеров, отметил он.^[6]

Новый 3D-биопринтер отправила на МКС взамен устройства, потерянного в октябре 2018 года

3D Bioprinting Solutions разработала биопринтер специально для работы в невесомости. Он работает со сфероидами диаметром около пары сотен микрометров, состоящими из живых клеток. Поскольку печать должна происходить в невесомости, принтер не выталкивает сфероиды через сопло, а собирает в центр печатающей области с помощью магнитного поля. 

Магнитный 3D-биопринтер создан для выращивания живых тканей, а впоследствии и органов, но также его можно будет использовать для изучения влияния условий космоса на живые объекты в длительных полетах. 

Первая в истории современной России авария в пилотируемой космонавтике произошла 11 октября. Ракета-носитель «Союз-ФГ» не смогла вывести космический корабль «Союз МС-10» с новым экипажем МКС на орбиту, но космонавтам удалось эвакуироваться в спасательной капсуле на Землю. Члены миссии МКС-57/58 россиянин Алексей Овчинин и американец Ник Хейг не пострадали.

Биопринтер находился в бытовом отсеке, который при жестком приземлении был деформирован настолько сильно, что грузы не уцелели.

Подготовка очередного 3D-принтера для отправки на МКС

Как стало известно 16 октября 2018 года, российская компания 3D Bioprinting Solutions не намерена отказываться от планов по проведению экспериментов по космической биопечати и готовит очередной 3D-принтер на замену аппарату, уничтоженному в результате недавней аварии ракеты-носителя «Союз-ФГ».

Управляющий партнер компании 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани подтвердил, что первый образец отечественного космического 3D-принтера «Орган.Авт» уничтожен в результате аварии ракеты-носителя «Союз-ФГ», произошедшей 11 октября. Оборудование находилось не в спускаемой капсуле, а в отделяемом бытовом отсеке космического корабля «Союз МС-10», сгоревшем в атмосфере. Но предприятие уже активно готовит замену.

Как пояснил Хесуани, у 3D-принтера «есть дублер», который в скором времени отправится на Международную космическую станцию взамен погибшего предшественника. Разработчики изначально собрали сразу три аппарата, один из которых использовался для наземных испытаний, второй — для подготовки экипажа, а третий должен был быть установлен на МКС, если бы не злосчастная авария. В то же время, кажется наиболее вероятным, что для повторной отправки оборудование будет изготовлено с нуля.

Когда именно состоится повторный запуск, пока не сообщается. Известно, что рассматривается вариант с отправкой дублера на грузовом корабле «Прогресс», но такой сценарий будет сопряжен с определенными трудностями. Дело в том, что если экипаж вернувшегося «Союза» методично обучался работе с оборудованием на Земле, то экипажу на орбите придется знакомиться с аппаратурой в экстренном порядке и при этом удаленно.

Как известно, биопечатью в космосе еще никто не занимался, и российские ученые претендуют на первенство в этой области. Тем временем, американские коллеги готовят собственный аппарат (на иллюстрации выше) и программу экспериментов по 3D-печати тканей сердца. Отправка 3D-принтера, разработанного по заказу NASA компаниями nScrypt и Techshot, запланирована на февраль 2019 года. ^[7]

2017

3D-печать живых тканей в космосе

В сентябре 2017 года стало известно о планах 3D Bioprinting Solutions наладить 3D-печать живых тканей на борту Международной космической станции (МКС) на три года раньше срока.

Изначально эксперимент по 3D-печати живых тканей на МКС планировали провести за четыре года. Благодаря подключению подразделений Роскосмоса, РКК «Энергия» и ЦНИИмаша срок может сократиться до одного года, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Роскосмоса.

Там отметили, что ускорение реализации проекта, в частности, возможно за счет проведения подготовки экипажа на специально созданном тренажерном макете биопринтера, а не на реальном образце.

Тканевые сфероиды

Суть проекта заключается в создании магнитного биопринтера, который в условиях отсутствия гравитации сможет выводить органоиды и тканевые конструкции чувствительные к радиации. Итоги эксперимента смогут помочь ученым изучить возможности создания сложных анатомических структур, а также разработать механизмы защиты космонавтов от влияния радиации, которой они подвергаются в ходе длительных пилотируемых проектов.

Инициаторы проекта ставят задачи по изучению возможности создания в условиях невесомости более сложных анатомических структур, а также разработке системы защиты астронавтов от космической радиации во время длительных пилотируемых полетов.

Основная цель эксперимента — испытание нового способа биофабрикации [искусственное производство живых органов — прим. ТАСС] трехмерных тканевых конструкций в условиях невесомости. Все существующие на сегодняшний день биопринтеры работают по принципу аддитивного, то есть послойного производства. В космосе — в условиях микрогравитации — возможно применение принципиально нового подхода «формативного» производства тканевых конструктов и органоидов, — заявили в Роскосмосе.[8]

3D-принтер для печати человеческих органов на основе магнитной ловушки

В июле 2017 года 3D Bioprinting Solutions представила новый вид 3D-принтеров для печати человеческих органов – на основе магнитной ловушки.

Новый тип биопринтеров, представленный 3D Bioprinting Solutions, – магнитный. Биопринтер использует сфероиды – биочернила, созданные из стволовых клеток. Биопринтер создает магнитную ловушку, в которой сфероиды сами собираются в ткань.

Биопринтер на магнитной ловушке в рабочем состоянии со вставленным сфероидом

Как пояснил CNews представитель 3D Bioprinting Solutions, существует теория, что магнитный биопринтер способен при работе более точно воспроизводить ход выращивания ткани, подобно тому, как это происходит в живом организме, нежели принтер «Фабион»^[9]. Для магнитного биопринтера нужна невесомость.

В условиях земного притяжения для работы биопринтера требуется существенно увеличивать силу магнитных полей. Кроме того, при работе на Земле происходит вытягивание печатаемых тканей.

Для проверки работы магнитного биопринтера в условиях невесомости компания 3D Bioprinting Solutions договорилась об отправке устройства на Международную космическую станцию.

2016: Соглашение с ОРКК о разработке биопринтера для МКС

04 августа 2016 Объединенная ракетно-космическая корпорация (ОРКК) (входит в госкорпорацию «Роскосмос») подписала соглашение с компанией «3Д Биопринтинг Солюшенс» о сотрудничестве, в рамках которого планируется создать уникальный биопринтер для магнитной биофабрикации тканей и органных конструктов в условиях невесомости на Международной космической станции (МКС) (подробнее о проекте).

2015: Напечатан первый в мире конструкт мышиной щитовидной железы на принтере "Фабион"

В 2015 г. компания разработала первый 3D-биопринтер – «Фабион». На нем в лаборатории печатают щитовидную железу. Особенностью «Фабиона» является печать органа слой за слоем из биоматериала.

В марте 2015 года напечатан первый в мире функциональный органный конструкт мышиной щитовидной железы.

В ноябре 2015 года «3Д Биопринтинг Солюшенс» впервые представила официальные данные по печати щитовидной железы мыши. Презентация прошла в рамках международной конференции по биофабрикации в городе Утрехт, Нидерланды.

Получен грант от Сколково по теме: "Разработка и оптимизация технологии трехмерной биопечати с помощью оригинального 3Д Биопринтера". Успешно отчитались за грант.

Компания готова разрабатывать модификации и кастомизированные версии биопринтера, а также новые модели под задачи академических структур и учреждений из различных сфер экономики (медицина, фармацевтическая отрасль, пищевая промышленность, индустрия моды и дизайна и т.д.)

2014: Создан первый отечественный 3D-биопринтер

Летом 2014 года объявлено о разработке и выпуске первого отечественного 3D-биопринтера собственной оригинальной конструкции и дизайна. Оригинальное техническое и инженерное решение базируется на особенностях собственной технологии биопечати. Подана заявка на патент.

Разработано уникальное программное обеспечение.

Ведутся работы над созданием комплексной технологической платформы по биофабрикации.

Создаются свои собственные биочернила, освоена технология массового производства тканевых сфероидов.

2013: Основатель сети "Инвитро" с партнером создают компанию

Компания 3D Bioprinting Solutions создана Александром Островским, основателем сети медицинских лабораторий «Инвитро», и предпринимателем Юсефом Хесуани. Разработками в компании руководит Владимир Миронов, советский ученый, эмигрировавший в США, но затем вернувшийся в Россию. Миронов обладает рядом патентов в сфере печати человеческих органов.

Получена высокая оценка экспертной коллегии инновационного центра Сколково. Участник Сколково с 2013 года. Построена и оснащена современная исследовательская лаборатория в г. Москва (Каширское шоссе)

Сформирована международная команда научных сотрудников. Объединен интеллектуальный потенциал и уникальный опыт ведущих экспертов отрасли регенеративной медицины. Осуществляется коллаборация на международном уровне научных групп, работающих на принципах доказательной медицины.

Начаты работы согласно утвержденной концепции под научным руководством тканевого инженера, изобретателя технологии печати органов и биофабрикации В.А. Миронова, M.D., Ph.D., профессор, отделение трехмерных технологий, CTI, Бразилия; инженерная школа Департамента химико-биологической инженерии Государственного университета штата Вирджиния, США. Автор патентов «Изготовление сосудистых протезов из нановолокон»; «Аппарат для производства тканевых сферойдов»; «Гидрогель для получения объемных тканевых конструктов» и т.д.

Примечания