A tudósok 3D-s szívet nyomtatnak a beteg szövetével
Noha a 3D nyomtatás ugrásszerűen fejlődött az elmúlt években, ennek működőképes emberi szervek nyomtatására való felhasználása még mindig távoli álom. Nemrégiben azonban a tudósok egy lépéssel közelebb hozták ezt az álmot.
Kép jóváírás: Advanced Science 2019 The Authors
A szív- és érrendszeri betegségek a legfőbb halálokok az Egyesült Államokban.
A Centers for Disease Control and Prevention (CDC) adatai szerint az Egyesült Államokban évente 610 000 ember hal meg szívbetegségben.
Miután végső stádiumába jutott, az egyetlen kezelési lehetőség a szívátültetés.
Mivel túl kevés a szívadományozó, hosszú várni kell egy életmentő transzplantációra.
A tudósok szívesen találják meg a meglévő szívszövetek foltozásának módjait a transzplantáció szükségességének eltávolítására vagy elhalasztására.
Például, ha a sebészek be tudnak implantálni egy anyagot a szívbe, az ideiglenes állványt képezhet a sejtek támogatására és a sejtszerveződés fellendítésére.
Ennek az úgynevezett szívszövet-tervezésnek számos problémája van; elsősorban a tudósoknak meg kell találniuk egy olyan típusú anyagot, amelyet a test nem utasítana el. A kutatók már számos anyagot és módszert kipróbáltak, de a tökéletes jelöltek a beteg testéből származó sejtek.
Bioink és őssejtek
Az elmúlt években a kutatók némi haladást értek el az emberi szövetek mesterséges replikálása felé.
Az izraeli Tel Avivi Egyetem tudósainak egy csoportja továbblépett és a szívszövet-technikát a következő szakaszba helyezte.
"Ez az első alkalom, hogy bárki bárhol sikeresen megtervezi és kinyomtatja a sejtekkel, erekkel, kamrákkal és kamrákkal teli teljes szívet."
Vezető kutató, Prof. Tal Dvir
A tudósok úttörő megközelítést alakítottak ki, amely lehetővé teszi számukra, hogy az eddigi mesterséges szívhez legközelebb álló dolgokat alkossanak.
Első lépésük a zsírszövet biopsziájának levétele volt a betegtől; majd elválasztották a sejtanyagot a nem celluláris anyagtól.
A kutatók átprogramozták a zsírszövet sejtjeit pluripotens őssejtekké, amelyek a szív növekedéséhez szükséges sejttípusok körébe fejlődhetnek.
A nem celluláris anyag szerkezeti komponensekből áll, mint például glikoproteinek és kollagén; a tudósok módosították ezeket, hogy „bioinkké” váljanak.
Ezután összekeverték ezt a bioinket az őssejtekkel. A sejtek szív- vagy endothelsejtekké differenciálódtak (amelyek ereket borítanak), amelyeket a tudósok szívfoltok létrehozására használhatnak, beleértve az ereket is.
Részletesen leírják módszereiket a napokban megjelent, nemrégiben megjelent cikkben Haladó tudomány.
„A nyúl szívének mérete”
„Ez a szív emberi sejtekből és betegspecifikus biológiai anyagokból készül. Folyamatunk során ezek az anyagok bioinkként szolgálnak, cukrokból és fehérjékből készült anyagok, amelyek felhasználhatók a komplex szövetmodellek 3D nyomtatásához. ”- mondja Prof. Dvir.
Ezt folytatja: „Az embereknek a múltban sikerült 3D-ben kinyomtatniuk a szív szerkezetét, de se sejtekkel, se erekkel. Eredményeink bemutatják a személyre szabott szövet- és szervpótlás tervezésének lehetőségét a jövőben. "
Technikájukban rejlő lehetőségek bemutatására a tudósok létrehoztak egy kicsi, de anatómiailag precíz szívet, erekkel és sejtekkel kiegészítve.
"Ebben a szakaszban a 3D szívünk kicsi, akkora, mint egy nyúl szíve" - mondja Prof. Dvir. "De a nagyobb emberi szívek ugyanazt a technológiát igénylik."
Érdemes megjegyezni, hogy ez a technológia még mindig nagyon távol áll attól, hogy helyettesítse a szívátültetést. Ez csak egy újabb lépés az úton - bár meglehetősen nagy lépés.
A legfontosabb következő feladat, amint Dvir professzor mondja, az, hogy megtanítsa őket szívként viselkedni; elmagyarázza, hogy „tovább kell fejleszteniük a nyomtatott szívet. A sejteknek pumpáló képességet kell kialakítaniuk; jelenleg szerződhetnek, de szükségünk van rájuk az együttműködéshez.
„Reméljük - folytatja -, hogy sikerrel járunk, és bebizonyítjuk módszerünk hatékonyságát és hasznosságát.”
Hosszú út áll még előttünk, de a kutatók izgatottak, hogy milyen messzire jutottak.
"Talán 10 év múlva a világ legkiválóbb kórházaiban lesznek orgonanyomtatók, és ezeket az eljárásokat rutinszerűen fogják lefolytatni."
Prof. Tal Dvir
