Впервые ученые осуществили печать в условиях космического пространства тканей почки и печени человека, применив биопринтер на борту МКС. Совместная работа американской компании Auxilium Biotechnologies и Института регенеративной медицины Уэйк-Форест позволила установить, что отсутствие гравитации может оказаться полезным в преодолении одной из основных сложностей современной биопечати – обеспечении однородного распределения клеток внутри формируемых структур.

Этот эксперимент стал первым задокументированным примером создания тканей почки и печени вне планеты Земля. Несмотря на то, что получение полноценных органов для трансплантации пока не представляется возможным, специалисты рассматривают полученные результаты как значительный прогресс в области регенеративной медицины.

«Удачная биопечать функциональных тканей печени и почки прямо на борту Международной космической станции знаменует собой важный этап для развития технологий восстановления органов и тканей , — отметил один из участников проекта, руководитель Института регенеративной медицины Уэйк-Форест Энтони Атала.

Любой человеческий орган формируется благодаря сложной организации клеток различных видов в пространстве. Клетки печени, почек и прилегающих структур должны располагаться на строго определенных позициях для обеспечения нормальной работы органа. Воспроизведение подобной архитектуры представляет собой одну из наиболее трудных задач современной биопечати – технологии, использующей живые клетки как «чернила» для создания биологических объектов слой за слоем.

Основной проблемой при создании структур в условиях земного тяготения выступает гравитация. При взаимодействии клеток с биочернилами, они начинают опускаться вниз под воздействием силы тяжести, что приводит к неравномерному распределению: некоторые области ткани перенасыщены клетками, а другие испытывают их недостаток. Этот эффект напоминает расположение ягод черники в тесте для пирога до момента выпечки – они склонны скапливаться на дне формы.

Для функционирующих тканей такая диспропорция неприемлема. Неправильное расположение клеток или их размещение в нежелательных зонах препятствует выполнению тканями своих основных задач.

С подобной проблемой столкнулись инженеры компании Auxilium при создании имплантатов для регенерации нервной ткани, некоторые из которых уже тестируются на людях. Специалисты пытались обеспечить равномерное распределение микрочастиц с лекарственными препаратами внутри имплантов, но под воздействием силы тяжести эти частицы имели тенденцию к оседанию.

В связи с этим компания решила изучить, сможет ли состояние невесомости улучшить контроль над расположением клеток и других элементов. В 2024 году на Международную космическую станцию была отправлена орбитальная биопечать AMP-1, а новая миссия стала логическим продолжением этих работ и впервые была сосредоточена на создании живых тканей методом печати.

Сотрудники WFIRM предоставили образцы клеток почек и печени человека, а также цифровые представления тканей. В свою очередь, инженеры компании Auxilium отвечали за функционирование орбитальной производственной установки, которая была модифицирована для работы в условиях отсутствия гравитации.

В ходе эксперимента биопринтер AMP-1 смог создать ткани почки, печени и хрящевую ткань, используя специальные чернила с живыми клетками.

«Мы впервые добились успешной печати тканей почек и печени человека в космосе, что подтверждает возможность производства сложных биологических материалов на орбите», – заявил генеральный директор Auxilium Джейкоб Коффлер.

Инженеры осуществляли контроль над работой биопринтера дистанционно, находясь на Земле. Визуальный мониторинг процесса создания тканей обеспечивался с помощью камер наблюдения, что позволяло при необходимости корректировать параметры печати в режиме реального времени.

Представители компании подчеркнули, что данная миссия ознаменовала первую демонстрацию функционирования орбитальной производственной системы, рассчитанной на создание разнообразных видов продукции. Помимо биоматериалов для почек, печени и хрящевой ткани, в ходе одного космического перелета было произведено 28 имплантатов, предназначенных для регенерации нервных волокон.

«В рамках той же миссии на том же оборудовании была создана ткань из хряща и изготовлено 28 медицинских изделий для восстановления поврежденной нервной системы. », — сообщил Коффлер.

По окончанию эксперимента все полученные образцы были возвращены на Землю в составе экспедиции AXLM-3, доставленной грузовым космическим кораблем SpaceX CRS-34 по заказу NASA. Приземление аппарата произошло 17 июня 2026 года недалеко от берегов Калифорнии.

В текущий момент эксперты анализируют доставленные экземпляры с целью выяснить, как отсутствие силы тяжести сказывается на структуре материалов и расположении клеток.

Хотя полученный итог является значимым, научный коллектив акцентирует внимание на том, что до возможности создания функциональных органов для пересадки ещё предстоит пройти долгий путь. Изготовленные в условиях МКС образцы – это экспериментальные конструкции и пока не применимы для лечения людей.

В связи с этим текущие данные оцениваются как важная ступень в базовых научных изысканиях, а не как революционное медицинское достижение. Специалистам предстоит установить, что изготовление тканей за пределами планеты действительно обладает заметными достоинствами по сравнению с земными методами.

Однако предварительные данные свидетельствуют о том, что нулевая гравитация способствует более однородному распределению клеток в составе ткани. По заявлению Энтони Аталы, это предоставляет подлинные возможности для создания медицинских продуктов и живых конструкций в космическом пространстве.