Осыдан екі жыл бұрын Назарбаев университетінің гранты мен Білім және ғылым министрлігінің екі грантын жеңіп алған Дана бұл қаражатқа өз зертханасын ашады. Қарапайым ғана тамшуырдан бастап супер дәлдікпен өлшейтін таразыға дейін барлық жабдықты тірнектеп жинаған ғалым бастапқыда логистикадан қатты қиналғанын айтады.
«COVID-тен кейін әлем бойынша жеткізу қызметі қиындап кетті. Кейбір реагенттер мен құралдарды Amazon мен Aliexpress арқылы алдырдық. Кейбірін Израиль мен Германияға барып сатып алдым. Әлі күнге дейін достарым маған қажет болып қалады-ау деген дүние тапса, салып жіберіп тұрады», – дейді профессор.
Биопринтердің бөлек тілі бар
Бұл зертханада еліміздегі жалғыз 3D биопринтер бар. Онда жұмыс істеу принципінің өзі біраз білімді қажет етеді екен. Ең әуелі, биопринтерден шығаратын модельді 3D BioCat секілді арнайы компьютерлік бағдарламада әзірлеп аламыз. Дайын болған модельді биопринтердің жадына енгіземіз. Келесі қадам – калибрация, оның барысында сия құятын шприц, модель орналасатын тақтайша секілді бөліктерді бір-біріне ыңғайлы етіп өзара дұрыс орналастырып аламыз. Сия демекші, оны алдын ала жасап алу керек. Сия деп отырғанымыз – 3D модельдің қаңқасына қажет сұйықтық. Оған әдетте желатин, альгинат сияқты табиғи материалдар қолданылады. Оларды белгіленген пропорцияда қосып, араластырады. Тек табиғи материалдардан дайындалатындықтан, оны жай сия емес, биосия дейміз. Оның құрамын супер дәлдікпен өлшейтін таразыда мұқият есептеп барып араластыру керек. Расында таразының ерекшелігіне таң-тамаша болдық. Ол заттың 0,0001 грамына дейін өлшеп бере алады. Биосия әзір болғанда, бастапқыда өте сұйық болғандықтан, тоңазытқышта салып, қоюлатып аламыз. Одан соң консистенциясы қажетті қалыпқа келгенде, биопринтердің шприціне құямыз. Осыдан кейін тарсылдатып модель басып шығара беремін деп ойлау қате. Биопринтердің қысым, температура, жылдамдық деген секілді параметрлерін реттеу керек. Мұның біреуі дұрыс болмаған жағдайда сия шприцтен дұрыс шықпайды. Мәселен, негізгі құрамы желатиннен жасалған биосияға қысымды 120-125 килопаскаль төңірегінде етіп белгілейміз. Осы кезеңдердің бәрін жасап болғаннан кейін, биопринтер болашақ модельді қабат-қабатымен басып шығаруды бастайды. Басып шығарылған модельдер «скаффолд» деп аталады.
Жасушаларды «отырғызу» оңай іс емес
Процестің одан кейінгі барысы жайлы профессордың ассистенті, Назарбаев университетінің түлегі Фариза Мұқашева былайша түсіндіріп берді.
«Скаффолд дегеніміз – жасушалық матрицалар, басқаша сөзбен айтсақ, тасымалдағыштар. Әдетте біз оның үстіне бағаналық жасушаларды орнатамыз. Бірақ ол бірден бола қоятын шаруа емес. Әуелі скаффолдқа бірнеше эксперимент жасап, тексереміз. Ол не үшін керек десеңіз, адам ағзасына енгізгенде, ағзадағы жасушалармен сәйкесе алуы керек. Мысалы, зертханада оның тесіктерінің өлшемін тексереміз, механикалық тест жасаймыз, қанша уақытта деградацияға ұшырайтынын анықтаймыз. Өйткені біз оған бағаналық жасушаларды орнатқанда белгілі бір уақыттан кейін скаффолдтың құрамы еріп, жоқ болып, орнын жасушалар басуы керек. Бірақ ол жаңа жасушалар өсіп үлгермей жатып тез жоқ болып кетпеуі де керек, ұзаққа дейін ерімей қалмауы да керек. Одан соң материалға реологиялық тест жасап, аққыштық қасиетін тексереміз. Қысқасы, материалдың өзіне бірнеше эксперимент жасаймыз. Егер материалда бізге керекті қасиеттер болса, бұл дегеніміз – жоғарыдағы эксперименттің бәрі сәтті болса, онда үстіне бағаналық жасушаларды орналастырамыз», – дейді ол.
Бұл зертхана бағаналық жасушаларды Ұлттық биотехнология орталығынан алдырады екен. Ол жақта бағаналық жасушаларды егеуқұйрықтардың жілікмайынан алады. Зертханаға әкелінген 200-500 мың бағаналық жасушаны мұндағылар инкубаторда көбейтіп, 2-3 миллионға жеткізеді.
«Бағаналық жасушаларға арнайы маркерлер қосып, сигналдар берген жағдайда олар небір түрлі жасушаға айнала алады. Мысалы, біздің зертханада оларға остеогенетикалық, яғни сүйек қалыптастыруға арналған сигнал бергенде, олар остеопластқа, яғни сүйек тінінің жас жасушаларына айналады. Бұл аталған эксперименттер 3-6 апта уақытты алады. Бағаналық жасушалар остеобластқа айналды ма, жоқ па – оны энзим тесті арқылы анықтаймыз. Одан соң гистология жасаймыз. Ол дегеніміз не? Мысалы, сүйек жасушалары кальций бөледі. Сондықтан біз материалда кальций бар ма, жоқ па – соны тексереміз. Бағаналық жасушалар орналасқан скаффолдты ағзаға орнатқанда, жасушалар өздерінің минералдарын шығарады. Сол кезде оларға параллель біздің материал еріп жатады. Осылайша, біртіндеп биоматериалдың орны сүйекпен алмасады», – дейді профессордың ассистенті Фариза Мұқашева.
Ғылым оптимизмді сүйеді
Жоғарыда айтылған процестердің бәрі тек сүйектің бір бөлігін жасауға бағытталған. Ал сүйектің өзі түрлі бөліктен, оның ішінде қантамырлардан тұрады. Демек, тұтас сүйекті жасап шығу үшін әрбір бөлікті толықтай жасап шығарып, оған қоса оларды өзара бірге үйлесетіндей етіп дайындау керек. Бұл – әзірге әлем ғалымдары бас қатырып жатқан мәселе.
«Біздің зертхананың әрбір мүшесінің өз жобасы бар. Бір жобада материалдың бір қасиетіне деген ағзаның реакциясын зерттеледі. Екінші бір жобада басқа қасиетіне деген реакция зерттелуі мүмкін. Ал екеуінің комбинациясы басқа бір үшінші жобада зерттеледі. Менің жобама келетін әдіснама екіншіге мүлдем жарамауы мүмкін. Биомедициналық инженерия дегеніміз – бір сала емес, биология, химия, материалтану, инженерия, медицинаның тоғысуынан шыққан ғылым ғой. Тұтас бір ақырғы өнімді шығару үшін осы бес айнымалының арасындағы ортақ нүктені табу керек. Ол өте қиын», – дейді Фариза Мұқашева.
Тін инженериясы жаңа сала болғандықтан мамандар да тапшы, сол себепті зерттеулер де аз. Мәселен, біздің елде дәл осы саламен бар болғаны 3-4 ғалым ғана айналысады.
«Тін инженериясында алға жылжу бар. Яғни жекелеген процестердің мейлінше жетілдірілген қадамдары табылып жатыр. Бірақ ақырғы өнім әзірге жоқ. Әрбір жасуша – кішкентай lego бөлшегі сияқты. Біз, ғалымдар, қазір осы кішкентай бөлшектерді қалай біріктіруге болатынын түсінуге тырысып жатырмыз. Ал ол өте күрделі іс. Ғылым дегеніміз осы. Мысалы, менің идеяларымның 99 пайызы сәтсіз болып шығады, эксперименттерімнің 99 пайызы оң нәтиже бермейді. Соған қарамастан біз оптимистпіз. Бізге осы ізденістің өзі ұнайды, процестің өзінен ләззат ала аламыз», – дейді профессор Дана Ақылбекова.
Бүгінде аталмыш зертханада 9 ғалым жұмыс істейді. Сондай-ақ зертханаға келіп, 3D орган жасау жұмысының басы-қасында жүрген мектеп оқушылары да бар екен. Солардың бірі – елордадағы Quantum мектебінің оқушысы Сағынай Жаңбыршина. Сағынай бұл зертханада жасанды құлақ жасаумен айналысады.
«Келесі жылы мектеп бітіремін. Өзім биоинженерияға қызығатын едім. Профессор Дана Ақылбекованың жобасы туралы Instagram желісінен көріп қалдым. Дереу профессордың электронды поштасына хат жазып, зертханада жұмыс істегім келетінін айтып едім, келісті. Қазір биопринтерде құлақ жасап жүрмін. Құлақ тек бір ғана бөліктен, яғни сіңірден тұратындықтан, сүйек сияқты қатты қиын емес. Бірақ процесті 0-ден бастап үйрендім. Ең басында құлақтың моделін де өзіміз салдық. Мен сурет сала алмайтын болғандықтан, қиналғаным рас. Кейіннен биопринтермен жұмыс істеуді меңгердім. Температура, қысым, жылдамдық, биосия құрамының пропорциясын дәл есептеуді де игердім. Келесі аптада басқа зертханада мен жасаған құлақ модельдерін сынақтан өткіземіз», – дейді Сағынай.
Кішкентай зерттеушінің ынта-ықыласына ерекше риза болдық. Қазіргі ғылымның әлеуеті әзірге жетпей тұрған сүйек, өкпе, жүрек секілді күрделі органдардың 3D нұсқалары өмірге келетін күнді көру бақыты Сағынай сияқты жас буынның өкілдеріне бұйырар. Бәлкім, біз де оған куә болып үлгерерміз?! Бағана Дана айтқандай, «ғылым оптимизмді сүйеді» ғой...
Ботагөз МАРАТҚЫЗЫ