Доброго здоровья!
Передовые технологии Росатома призваны вывести здравоохранение на новый уровень
Развитие современных технологий для здравоохранения, разработка нового оборудования и препаратов, повышение доступности к самым передовым видам медицинской помощи — значимые факторы для увеличения продолжительности жизни и повышения ее качества. Росатом и его предприятия принимают активное участие в этой работе. Сегодня деятельность Росатома в сфере здравоохранения включает в себя несколько направлений, в том числе производство изотопной продукции и радиофармпрепаратов, производство высокотехнологичного медоборудования, решения для обработки медизделий ионизирующим излучением. В рубрике «Медицина» рассказываем о медицинских технологиях, необходимых миллионам пациентов, и о роли Росатома в их создании и развитии.
На Форуме будущих технологий, состоявшемся в Москве в феврале 2024 года, президент России Владимир Путин познакомился с новейшими разработками Росатома в сфере здравоохранения. Главе государства продемонстрировали медицинские достижения атомной промышленности: оборудование, которое позволяет вырастить новые сосуды, биоимпланты, новые возможности радиофармацевтики и квантовых вычислений.
Алексей Лихачев
Генеральный директор госкорпорации «Росатом»:
— Предприятия Росатома ведут сегодня разработки в интересах здравоохранения в таких областях, как аддитивные технологии, радиофармацевтика и квантовые вычисления. Все исследования, которыми мы занимаемся в этом направлении, нацелены на существенное расширение возможностей врачей в оказании помощи пациентам. Так, в области аддитивных технологий мы уже создаем импланты из искусственных биоподобных материалов и начинаем выращивать органы человека из собственных клеток пациента. В сфере ядерной медицины разрабатываем инновационные радиофармпрепараты и в ближайшее время наладим производство всего спектра радиофармпрепаратов, которые используются в мировой медицинской практике. С этой целью строим в Обнинске Калужской области крупнейший в Европе завод по производству радиофармацевтической продукции. Уже сегодня работаем над практическим применением квантовых вычислений в медицине будущего, в частности для обнаружения заболеваний на самых ранних стадиях. Наши разработки призваны вывести здравоохранение на абсолютно новый уровень и достичь совершенно другого качества жизни людей.
Прямая речь
На стенде Росатома президенту России Владимиру Путину были представлены аддитивные технологии, которые чрезвычайно эффективны в ситуациях, когда при лечении пациента невозможно обойтись без использования искусственных и биологических материалов. В частности, продемонстрирован макет магнитоакустического биопринтера, который применяется для выращивания трубчатых тканей под действием физических полей, а также биореактор, где сосуд «учится» правильно работать. Этот прибор позволяет решить задачу по выращиванию функциональных кровеносных сосудов малого диаметра из биологического материала пациента. Выращенный из собственных клеток пациента кровеносный сосуд не будет отторгаться организмом, он будет развиваться и расти. Это особенно важно в детской трансплантологии.
В настоящее время ученые Росатома вырастили эквивалент кровеносного сосуда длиной 2 см. До конца года в планах — получить эквиваленты длиной до 10 см. Опыт создания отдельных сосудов позволит перейти к следующему шагу — сложным разветвленным системам, то есть выращиванию целых органов, таких как щитовидная железа, почка, печень и другие.
Среди других уникальных разработок, которые представили президенту Владимиру Путину на форуме, — импланты биоподобного строения со специальным покрытием, эквивалентным костной ткани, что повышает совместимость с тканями пациента. Ученые Росатома первыми в стране получили регистрационные удостоверения на разработанное специальное программное обеспечение, которое позволяет создавать импланты уникальной формы в соответствии с данными КТ и МРТ пациента, и готовые изделия. Использование цифровых технологий сокращает срок получения готового импланта с 60 до 7 дней и позволяет ускорить восстановление пациентов в 2–3 раза.
Кроме того, президенту Российской Федерации были представлены инновационные разработки и решения в области ядерной медицины. В частности, ему доложили о ходе строительства Росатомом крупнейшего в Европе завода по производству радиофармпрепаратов по стандартам GMP. Параллельно со строительством завода ученые Росатома разрабатывают радиофармпрепараты, которые будут выпускаться госкорпорацией.
Президенту Владимиру Путину также была продемонстрирована работа квантового алгоритма, который позволяет выявлять признаки пневмонии на рентгеновских изображениях: рост мощности квантовых компьютеров даст возможность обнаружения заболеваний на самых ранних стадиях.
Комментарии
Игорь Решетов
Директор Института кластерной онкологии им. проф. Л. Л. Левшина ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), заведующий кафедрой онкологии, радиотерапии и реконструктивной хирургии Института клинической медицины им. Н. В. Склифосовского, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН
Росатом в сотрудничестве с научными и экономическими центрами нашей страны выполнил очень важную работу: в течение пяти лет сформировано с нуля аддитивное производство, основанное на отечественных технологиях и направленное на восстановительные процедуры опорных костей скелета человека. Эта работа увенчалась получением трех регистрационных удостоверений, приблизившим это аддитивное производство к внедрению в медицину.
Росатом является корпорацией международного уровня и задачи перед собой ставит соответствующие — не импортозамещение, а создание технологий опережающего развития. Мы совместно разработали новый продукт — индивидуальные персональные импланты. В ходе проекта были разработаны индивидуальные покрытия, улучшающие связи с дружественными организму клетками, что позволяет ускорить сроки регенерации в сложных условиях.
Далее родилась идея «оживить» этот имплантат. Пути решения могут быть разными. Сейчас ведутся совместные с Росатомом разработки по созданию биофабрикации. Помимо того, что мы получаем уникальный имплант, требующийся для конкретного пациента, мы еще заселяем собственные клетки пациента в специальные ячейки в импланте и тем самым нивелируем первичный контакт организма с инородной структурой. То есть заселяя имплант клетками пациента, мы снижаем риски отторжения на первом этапе контакта.
Далее мы можем использовать более сложные технологии по восстановлению тканевых конструкций. Клетка — это нежная субстанция, не терпящая применения усилий, иначе это приводит к ее повреждению и гибели. Поэтому соответствующая сортировка происходит в магнитных полях. Этот метод является наиболее щадящим для выделения клеток нужной популяции.
Следующая амбициозная задача — когда мы сможем имплантат подключить к системе кровообращения, а это уже основа конструкта, получаемого из объединения живой и неживой природы, имеющего высокоперсонифицированные характеристики. Есть третий компонент (это так называемые векторы регенерации), применение которого ускоряет вживление имплантата, устраняет неправильные эволюции клеток и способствует прорастанию нервов, без которых имплантированная ткань никогда не сможет заместить живую.
Сегодня мы имеем большое количество примеров чрезвычайной полезности подобных имплантов, даже не оживленных, в рамках обеспечения здоровья участников СВО. Регулярно происходят различные техногенные катастрофы, землетрясения, катастрофы, связанные с изменением климата, поэтому количество людей, которым после оказания экстренной хирургической помощи потребуются такие сложные восстановительные операции, велико.
Есть еще одна категория пациентов, у которой такие технологии очень востребованы. Мы реализуем нацпроект, в рамках которого пожилым людям, у которых стерлись суставные поверхности, мы помогаем восстанавливать суставы при помощи наших «живых» имплантов. Также благодаря нашей методике мы можем исправлять врожденные патологии у детей, которым требуется восстановление анатомии и функциональности.
Юсеф Хесуани
Соучредитель, управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions
Технология биопечати в России находится на достаточно продвинутом уровне. К примеру, в декабре прошлого года была проведена первая в мире операция по так называемой in situ биопечати — это технология печати прямо на теле пациента в условиях операционной. Эта операция была проведена в военном госпитале им. Н. Н. Бурденко, она является важным шагом в развитии технологии биопринтинга как в России, так и в мире. Технология может сегодня успешно применяться не только для задач военно-полевой медицины, но и в гражданской медицине в тех случаях, когда требуется замещение дефектов мягких тканей, в частности для лечения пролежней, что является на сегодня достаточно актуальной проблемой.
С госкорпорацией «Росатом» ведутся разработки в области даже не столько импортозамещающих, сколько в области импортоопережающих технологий, к примеру разработка так называемых бесскаффолдных (или бескаркасных) технологий, в частности магнитной и акустической систем биофабрикации. При данном подходе управление клеточным материалом происходит за счет различного рода волн, и клетки образуют тканеинженерные конструкты без дополнительных химических поддержек. Это новое направление в области создания тканеинженерных конструкций, требующее как специального оборудования и инфраструктурных решений, так и подготовки высококвалифицированных кадров, которых мы также готовим в рамках совместной деятельности.
Федор Сенатов
Директор Института биомедицинской инженерии НИТУ «МИСИС»
Важно разделять терминологически медицинскую 3D-печать и биопечать. Биопечать происходит непосредственно клетками или тканевыми сфероидами. Россия в области биопечати находится в числе мировых лидеров: в 2015 году российская компания 3D Bioprinting Solutions напечатала первый в мире функциональный орган — щитовидную железу, а в 2018-м провела первую магнитную биопечать на борту МКС. В 2023 году МИСИС, 3D Bioprinting Solutions и госпиталь им. Н.Н.Бурденко провели первую в мире биопечать сразу на пациенте (биопечать in situ).
В сотрудничестве с Росатомом («Наука и инновации», ТРИНИТИ) мы развиваем направление магнитоакустической биофабрикации как одной из важнейших технологий будущего.
А развитие технологий «послезавтрашнего дня» невозможно без подготовки кадров. В рамках передовой инженерной школы «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» (ПИШ «МАСТ») в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСИС» совместно с партнерами с 2023 года ведем подготовку биомедицинских инженеров, способных разрабатывать новые устройства для биопечати и биофабрикации.
Владислав Парфенов
Руководитель направления лаборатории аддитивных технологий и биоинжиниринга Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ)
Технология бесконтактного формирования живых тканей из клеток пациентов, основанная на использовании физических полей, уникальна. Она не требует использования дополнительных материалов, таких как поддержки или скаффолды, что обеспечивает высокую биосовместимость и свойства, сравнимые с аутологичной тканью.
Интересной особенностью этого метода является мгновенное формирование клеточных структур, что способствует обеспечению жизнеспособности клеток. Основные исследования в этой области были проведены на орбитальной пилотируемой станции «Мир» в рамках эксперимента «Кулоновский кристалл». В результате удалось создать кластеры из неорганического материала в условиях магнитной ловушки.
С 2018 года исследования уже с использованием клеточного материала проводятся на борту российского сегмента Международной космической станции в рамках эксперимента «Магнитный биопринтер». В настоящее время отработка биопечати в условиях микрогравитации позволила перейти к ее технологической реализации на Земле с использованием мощных магнитов.
Одной из перспектив этого подхода является возможность перехода от биофабрикации отдельных функциональных органоидов к созданию полноценных органов путем формирования кровеносного сосудистого дерева. Это открывает новые возможности в области регенеративной медицины и может значительно улучшить качество жизни пациентов, нуждающихся в трансплантации органов.
