Каждый год десятки тысяч американцев получают пересадку органов, но очередь нуждающихся всё равно растёт быстрее, чем число доноров. Что, если выход из этого кризиса — не в поиске новых донорских органов, а в создании «запасных частей» для человеческого тела? Исследователи из Университета Карнеги — Меллона уверены: ответ может лежать в области 3D-биопечати.
Команда получила грант в размере 28,5 миллиона долларов от Агентства перспективных исследований в области здравоохранения (ARPA-H) на разработку трансплантируемой 3D-печатной «заплатки» для печени. Проект с говорящим названием LIVE (Liver Immunocompetent Volumetric Engineering) нацелен не на замену органа целиком, а на его временную поддержку — ровно тогда, когда это жизненно необходимо.
Печень обладает редким для человеческого организма свойством: она способна к регенерации. Идея LIVE-проекта проста и одновременно амбициозна — создать участок живой ткани, который возьмёт на себя ключевые функции печени на две–четыре недели. Этого времени может хватить, чтобы повреждённый орган восстановился самостоятельно.
Такой подход снижает потребность в полной трансплантации и, по сути, превращает экстренную замену органа в более щадящий «ремонт». Но как напечатать ткань, способную работать внутри человеческого тела?
Как работает биопечать FRESH
В центре проекта — технология FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), разработанная в Карнеги — Меллона. Она позволяет печатать из мягких биологических материалов — коллагена и живых клеток — сложные трёхмерные структуры, повторяющие архитектуру настоящих тканей.
В отличие от обычной 3D-печати, здесь речь идёт не о пластике или металле. Биопринтер аккуратно «выкладывает» клетки слой за слоем в поддерживающую среду, формируя сосудистые каналы и микроструктуры, без которых живая ткань просто не выживет. В результате получается перфузируемая — то есть проницаемая для жидкости и питательных веществ — ткань печени, выращиваемая в биореакторе.
Ранее та же лаборатория уже доказала возможности FRESH, напечатав сосудистую ткань, напоминающую поджелудочную железу, пригодную для моделирования заболеваний вроде диабета первого типа. Теперь задача сложнее: печень — один из самых метаболически нагруженных органов в организме.
Иммунная система — главный барьер
Многие альтернативные подходы к трансплантации делают ставку на органы животных, генетически модифицированных для совместимости с человеком. Команда Карнеги — Меллона идёт другим путём — полностью человеческим.
Для печати используются человеческие коллагены и структурные белки, а также так называемые гипоиммунные клетки. Их специально «перенастраивают» так, чтобы иммунная система пациента не воспринимала ткань как чужеродную.
«Главная сложность — это иммунный ответ, — объясняет руководитель проекта Адам Файнберг. — Мы используем гипоиммунные клетки, которые работают как универсальные доноры. Это значит, что пациенту не придётся принимать иммунодепрессанты».
Если подход сработает, это станет серьёзным шагом вперёд: отказ от подавления иммунитета снизит риски инфекций и побочных эффектов после вмешательства.
Куда движется трансплантология
Исследования в области пересадки органов сегодня идут сразу по нескольким направлениям. Учёные учатся «оживлять» органы после смерти донора с помощью перфузионных систем, продлевать срок их хранения вне тела и адаптировать органы животных к человеческой физиологии — вплоть до экспериментальных пересадок частей свиной печени человеку.
На этом фоне биопечать FRESH выглядит как ставка на долгосрочную перспективу: не заимствовать органы у природы, а изготавливать их заново, из человеческих клеток и под строгим контролем.
Потенциал FRESH-биопечати не ограничивается печенью. Та же технология может использоваться для создания тканей почек, поджелудочной железы и даже сердечных структур. В исследовании 2025 года, опубликованном в Science Advances, группа Файнберга показала, что принципы печати печени подходят и для систем «орган-на-чипе», применяемых в тестировании лекарств и моделировании заболеваний.
Если проект LIVE окажется успешным, регенеративная медицина может сделать качественный поворот — от полной замены органов к их восстановлению. Это не отменит трансплантацию, но может заметно разгрузить листы ожидания и дать пациентам шанс выиграть самое ценное время. Теперь главный вопрос — справится ли напечатанная биология с требованиями самого сложного химического завода нашего тела.
