Български стъпки към биопроизводство и 3D печатане на колаген и хрущяли

Д-р Мурад Реджеб разказва за създадено и патентовано у нас колагеново мастило от екипа му

Снимка: Ива Иванова

Български стъпки към биопроизводство и 3D печатане на колаген и хрущяли

Д-р Мурад Реджеб разказва за създадено и патентовано у нас колагеново мастило от екипа му

21:43 | 27 юли 2024 | Редактор : Ива Иванова 4 2219 Снимка: Ива Иванова

Едно от обещанията на био-печатането е регенеративната медицина, при която няма да има нужда от донорски трансплантации и няма да има опасност от отхвърляне на присадени тъкани или органи. В по-близка перспектива е замяната на експериментите върху животни с изпитвания върху тъканни биопринтирани модели.

Със създаването на колаген за хирургически импланти и продукти на тъканното инженерство се заема българската startup компания МатриКем на д-р Мурад Реджеб. Дружеството успява да получи и патентова колагеново мастило за 3D печат, както и да разработи вариант, функционално подходящ за хрущялна тъкан, които бяха представени по време на четвърто издание на форума "Наука за бизнес".

"Лекарствените препарати са тези, за които нашите решения обещават по-бързо да достигат до пациентите", посочи д-р Реджеб и поясни, че приложението за имплантиране е по-малко вълнуващо, защото фармацевтичната индустрия се интересува от това в лабораториите да могат да се възпроизвеждат функциите на човешките тъкани. "Бионапечатаният орган е доста по-далеч във времето, като приложение, а биопечатането в козметиката, например, вече е факт - има бионапечатана кожа от 5 години, която големи компании в лабораториите си имат и я използват за тестване", изтъкна той. Ето какво разказа д-р Мурад Реджеб пред Dir.bg за разработките на екипа си, затрудненията и перспективите на метода.

- Д-р Реджеб, как и защо се заехте да правите колагенови и хрущялни мастила?

- Осъзнахме, че качеството на живот на човека в модерното общество изключително много зависи от смъртта на други индивиди. Замислете се само - недостиг на органи и човешки тъкани, загуба на животни, заради лекарствени експерименти... 3 донора на органи на милион българи е имало през 2022 г.; в САЩ всеки ден умират 17 човека в очакване на трансплантация; 1 млрд. евро годишно се дават в ЕС за тестове върху животни и са нужни 10 млн. животни, повечето от които загиват. Такава е реалността днес - дали заради експериментите върху животни, дали за чакане на орган от друг човек, което означава той вече да не съществува или евентуално да не му трябва... Ако искаме да разработим нови активни вещества и лекарствени препарати, какво да е модерното решение? Ние дълбоко вярваме и сме убедени, че биопечатът или биопринтирането е решението на този проблем и с такава цел основахме компанията МатриКем преди 3 години.

- Какво представляват био-мастилата?

- Биомастилата са полимерни разтвори, позволяващи създаването на прото-тъкани и прото-органи с биопечат. Използвайки тези полимерни разтвори, в които се влагат клетки и с помощта на био-принтер, вече създаваме триизмерна структура, която е началото на човешката тъкан или орган. Неслучайно наблягам, че е началото. Следващият ключов момент е тази начална тъкан - прото-тъкан, да се постави в специални условия - в биореактор, където да се "отгледа", така че да стане подходяща или за имплантация, или за това в лабораторни условия да бъде възпроизведена функцията на съответния орган или съответната тъкан.

Валидирането на биомастилата е интердисциплинарен процес, изискващ дълбока експертиза по химия, биология, физика, програмиране, медицина и т.н. Аз съм доктор по химия от университета в Гент, Белгия, но съм и магистър по материалознание, завършил факултета по химия и фармация на Софийския университет тук. Материалознанието свързва целия ми досегашен опит. Един специалист по материалознание трябва да се адаптира към различни методи за характеризиране на материали, независимо дали това са метали, дали са полимери. Биоматериалите също са материали. Хрущялите са вече отговорност на биолозите, но това, което ние им подаваме като полимерни разтвори, каквито са био-мастилата, което е основният фокус на МатриКем, е наша отговорност - тези разтвори много да наподобяват тъканта, в която се намират клетките и вече под някаква форма, отговорност на биолози и медици е да осигурят подходящите клетки в подходящата фаза от тяхното развитие за това да получим наистина функционален хрущял.

- Докъде сте стигнали?

- Ние започнахме с колаген, който е за хирургически импланти и продукти на тъканното инженерство. Получихме голяма подкрепа от Института по полимери на БАН, където бяхме наематели на химическа лаборатория в продължение на 3 години и получихме съдействие по един изключително прогресивен начин, при който наши служители, млади учени, имаха достъп до уникална апаратура в Института под надзора на академичния състав. Получавахме съдействие и от други институти. Първи в България оборудвахме обект, който е по европейски образец, по европейските регулации за извличане на колаген за научноизследователски цели, т.е. все още не сме на ниво медицинско приложение.

Успяхме да създадем колагеново мастило, за което през 2022 г. получихме полезен модел, а тази година - и български патент. Имаме амбицията и за европейски патент, но ще трябва много по-сериозно финансиране за патентоването и после за поддържането на европейски и евентуално световен патент.

Ключовото, което успяхме да разработим е че можем да контролираме кинетиката на желиране, кинетиката на втвърдяване на това мастило, процесът на неговото отлагане, което е съществено важно за възможността прецизно да бъдат създавани триизмерни структури. В конкретния случай това мастило трябва да бъде със сравнително по-висок вискозитет, за да има стабилност - да могат да се отлагат стабилни нишки, да е доказано съвместимо с живи клетки, с процеса на екструзионно биопринтиране. Все пак, ако е необходимо да се печата с мастило с по-нисък вискозитет, ние сме разработили и т.нар. поддържащ материал, който е за нисковискозитетно мастило, но и с възможност за вертикално принтиране, което също е доста уникално.

Благодарение на съфинансиране от Националния иновационен фонд, ние разработихме и т.нар. хрущялно мастило, за което вече имаме доказателства при животни, че позволява регенерация на хрущялната тъкан.

- Следващата ви стъпка каква ще бъде?

- Що се отнася до колагеновите мастила и това хрущялно мастило, което споменах, че получихме съвсем наскоро, очаквам към края на годината да публикуваме получените in vivo резултати, показващи регенеративния капацитет. А следващите стъпки са преминаване към по-релевантен животински модел, защото първите ни резултати бяха от изпитвания върху плъхове, но плъховете не страдат от остеоартрит. Техният хрущял се самовъзстановява доста бързо. Предстои ни да продължим експерименти с по-голям животински модел. Това в идеалния случай е кон, но не ми е известно дали в България е възможно. По-вероятно е използване на овца или коза, като следваща стъпка.

Междувременно ние сме в процес на търсене на подходящ клиничен партньор, с който да си подготвим клиничните изследвания впоследствие, което е разбира се задължително, така че ще ни трябва клиника.

- Как преценявате конкуренцията навън, България има ли шансове?

- Шансове имаме. Ние иначе не бихме започнали да се занимаваме с това. Все още няма биопринтиран имплант на пазара. Има разработки, що се отнася до фундаментални изследвания, що се отнася до изследвания в моделни животни, доста по-релевантни от плъхове. Нашата логика беше точно такава - да започнем да работим върху това, защото има толкова много фундаментални изследвания.

Тукашните предимства, като сравнително по-евтината работна ръка, идват с недостатъците от липса на екосистема и трудности за разработване на липсваща експертиза, но ние сме в Европа. Ние сме част от няколко общества в различен контекст. Работим и върху по-краткосрочни решения от бизнес гледна точка, които да увеличат вероятността за реализиране на по-дългосрочните проекти.

Тепърва правим стъпки за ефективни сътрудничества с бизнес и учени от Западна Европа и Турция. Факт е, че в Турция науката е много добре финансирана. Работейки с тези специалисти, ние сме убедени, че можем да наваксаме изоставането, което имаме, като страна.

- Доколко е обещаващо и какво пречи за реализацията?

- Бизнес моделът трябва да се изчисти. Имам предвид, че трябва да бъдат натрупани достатъчно доказателства, че биопечатането, в крайна сметка, е по-ефективен метод и дава по-добри дългосрочни резултати от текущите методи. За съжаление, без да се направят много клинични изследвания, това няма как да бъде доказано. Няма как съответните здравни организации да кажат - добре, ние ще поемем разходите по това лечение, което е ясно, че е скъпо. Всъщност доста ще е скъпо, но ако то показва по-добра ефективност, здравните организации ще поемат разходите, защото като цяло ще се намаляват в крайна сметка разходите на здравната система и не само.

Има и конкурентни методи на биопринтираните 3D хрущяли. В момента, например, много по-популярен метод е да се извлекат човешки клетки от мастна тъкан, където се знае че има от т. нар. "стволови клетки", но технически коректното е да се нарекат "мултипотентни клетки", т.е. клетки, които имат потенциала да се превърнат в хрущялни клетки, без твърде много да се борави с тях. Директно от мастната тъкан се прехвърлят в коляното например, ако става въпрос за коленен хрущял и се наблюдават добри резултати за възстановяване на хрущяла. Това, от гледна точка на регулации и от гледна точка на сложност на методиката има доста предимства и в момента много по-усилено се работи върху него, отколкото върху решението, по което ние работим, което е по-дългосрочно и убеден съм, ще покаже, че е по-добро решение.

ИЗБРАНО