Биопечатат човешка кожа за козметични цели

Бъдещето на тъканното инженерство е в ръцете на учени и предприемачи

Мурад Реджеб е доктор по химия. Завършил е в Университета в Гент, Белгия. Преди 3 години основава „МатриКем“ – стартъп компания, която разработва биомастила за биопечатане на човешки тъкани и органи. Определя себе си по-скоро като учен предприемач, наблягайки на учен. На форума „Наука за бизнес“ той представи създаването и внедряването на процеси за разработване на колагеново мастило.

„За разработването на нашите продукти от самото създаване на „МатриКем“ за нас от решаващо значение беше да работим ефективно с институтите на БАН и с медицинските университети – подчертава д-р Реджеб. – Това, което знаехме, е, че се захващаме с нещо изключително комплексно и интердисциплинарно. Изисква се експертиза от най-различни области – медицина, инженерство, химия, биология. Независимо кой се захваща с тази задача – лекар, биолог и т.н., задължително трябва да има мрежа от специалисти, на които да разчита за различните аспекти на валидиране на съответните продукти.“

Компанията е

първата в страната, регистрирала обект за работа със странични животински продукти за извличане на колаген

за научноизследователски цели в съответствие с европейските регулации. Това позволява да разработят и първото колагеново мастило, съобразено с европейски и световни стандарти. За колагеновото мастило „МатриКем“ държи и полезен модел, впоследствие и патент за колагеново мастило.

„Можем да контролираме кинетиката на втвърдяване на това мастило в процеса на неговото отлагане, което е ключово за възможността прецизно да бъдат създавани триизмерни структури – обяснява д-р Реджеб. – Близо сме до това колагенът, който извличаме, да бъде сертифициран за хирургически импланти и продукти на тъканното инженерство. Разработихме и хрущялно мастило, за което имаме доказателства от опити с животни, че позволява регенерация на хрущялната тъкан.“

Мастилата са полимерни разтвори. Затова компанията установява връзка първо с Института по полимери на БАН, за да може в самия процес на разработване на продукта, особено за валидирането на физико-химическите характеристики на тези мастила, да се ползва експертизата на Института. Следващият приоритет на екипа е

изграждането на мрежа от биолози и медици.

Д-р Реджеб разказва, че той и неговите колеги, получават изключително съдействие от редица институти на БАН, включително по биофизика, биомедицинско инженерство, по експериментална морфология, патология и антропология, биология и имунология на размножаването. Основен партньор на компанията е Медицинският университет в Пловдив, където се намира и първият биопринтер, внесен в България. Неслучайно там са разработени някои от процесите още преди три години, когато започва сътрудничество между Университета и стартъп компанията. В консорциум двете организации печелят финансиране от Националния иновационен фонд, от Изпълнителната агенция за насърчаване на малки и средни предприятия за цялостно решение за възстановяване на хрущялна тъкан при хрущялна дегенерация, която в крайната си форма е остеоартрит.

„Биопечатането представлява процес, при който се създава триизмерна структура, в която са вкарани равномерно или специфично, съобразно това какво искаме да произведем, живи човешки клетки

– казва д-р Реджеб. – Самият процес представлява отлагане на индивидуални нишки, с които се оформят двуизмерни слоеве. Те се отлагат един върху друг и така се получава триизмерен обект. Човешките клетки може да бъдат взети от пациенти, от доброволци. Има и стандартизирани човешки клетъчни линии – те са в биобанки, откъдето могат да се набавят и да се работи с тях.“

Но най-важното, което трябва да се разбере, подчертава ученият предприемач, е, че макар да се води, че се печата човешка тъкан, всъщност става дума за човешки клетки. За да се чувстват те като в човешка тъкан, трябва да им се осигурят подходящи условия. И тук

решаващата роля е на мастилата.

Те трябва да имат подходящи биохимични характеристики, за да може клетките да бъдат все едно са в истинска тъкан и да започнат да функционират като тъкан. Веднъж напечатани, на клетките им отнема време, за да започнат да функционират. Те трябва да се поставят в подходящи условия на инкубиране – в биореактор, за да може едни клетки да се държат като чернодробни, като хрущялни или като костни. Самият процес на биопечатане не води до създаване на функционална тъкан. Биомастилото е това, в което се влагат човешките клетки и което позволява изграждането на триизмерния обект. При нормалното 3D принтиране се използва пластмаса. Но няма как в пастмасата да бъдат вкарани клетките.

„Процесът започва от мастиленоструйното принтиране – уточнява д-р Реджеб. – Още първият опит в световен мащаб, когато някой се е опитал да напечата клетки, е използвал мастиленоструен принтер, адаптиран за тази цел. Вложени са клетки в подходящ разтвор и това е било първото биопечатане в света в Университета на Тексас в Ел Пасо, извършено от проф. Томас Боланд.“

Има ли продукт, който вече се прилага в практиката?

„Това, което съществува като продукт в световен мащаб, сигурен съм, че и до България е стигнал, е биопечатане на кожа за козметични цели. Не за регенеративни нужди при изгаряния. Има големи козметични компании, които тестват продуктите си за токсичност вълху биопечатана кожа с човешки клетки. В нашата козметична индустрия не се създават нови химични вещества, които да се влагат в козметичните продукти, както правят световните компании. Те създават нова химия, която, преди да я смесят с други вече установени вещества, трябва да се тества. В момента използването на биопечатането в контекста на козметични продукти за изследване на токсичност в лабораторни условия и в контекста на фармация – за токсичност на нови лекарствени препарати, са най-обещаващите приложения засега.“

Много по-консервативна е сферата на медицината, що се отнася до човешко здраве, имплантиране и т.н. Лекарите искат да се натрупат много повече доказателства за безопасност. Има клинични изследвания, експерименти върху животни от дълго време. В „МатриКем“

вече имат резултати от имплантиране на биопечатан хрущялен имплант в плъхове.

Основните продукти, върху които са се фокусирали в компанията, е хрущялното мастило, което се разработва съвместно с Медицинския университет в Пловдив, и специфичен биопринтер, с който да може да се печата с колагеново мастило, което се разработва от друг бизнес партньор на компанията.

„От друга страна, все по-голям фокус в момента ни е създаването на биореактор – подчертава д-р Реджеб. – Биореакторът е в най-напреднала фаза – не е готов за пазара, но за развойна дейност е. Защото веднъж бионапечатана, тъканта е по-скоро прототъкан. За да стане истинска, за да ѝ се вдъхне живот, все повече се фокусираме върху тази технология, която в нашия случай означава – продължаваме да сме фокусирани върху мастилата, но с тези мастила създаваме триизмерна структура, през която да може динамично да тече хранителната среда, ключова за клетките. По този начин симулираме кръвообръщението, както и условия, подобни на тези в човешкия организъм. Съществуват

изследователски модели, наречени „орган върху чип“.

При тях чипът изпълнява ролята на каналчетата, през които тече течност, която симулира кръвта или друга течност в организма. В някаква част на този чип се намира биологичният компонент – клетки, специфични за един или друг орган. Те симулират някаква бариера – как преминава кислородът от белите дробове в тъканите. Това се нарича орган върху чип. А нашият подход е да биопринтираме целия чип.

В момента тази индустрия по-скоро не съществува и няма как да намерим партньор, който да ни реализира мастилата, печатайки тъкани и органи. И това е в световен мащаб. Не че няма такива, които биопринтират, но що се отнася до реализиране на продукти в контекста на здравеопазване, фармацевтични разработки и т.н., пазарът е много нишов, т.е. локални са решенията.

Мога да споделя конкретен пример. Наскоро представях в Медицинския университет в София нашата работа, което може да е основа за по-нататъшно сътрудничество. Те бяха изключително развълнувани, защото е по тяхната тематика, виждаме възможност да работим заедно. Но ме питаха: къде беше преди 3 години? От толкова време се опитват да намерят такъв партньор и от толкова време се опитват да работят с американски партньори. Има такава компания в Америка, но от Медицинския университет в София три години не могат да намерят начин как тя да почне да предлага услугите си в България. И това не бива да учудва, защото този процес е много сложен – изисква изключително много време, интердисциплинарен екип, който да работи много ефективно. Необходимо е да има инженери, химици, молекулярни биолози, клетъчни биолози, медици.“