ВЧЕНІ "ДРУКУЮТЬ" 3D-СЕРЦЕ НА ТКАНИНІ ПАЦІЄНТА

Незважаючи на те, що за останні кілька років тривимірний друк швидко стрибнув, використання його для друку функціонуючих людських органів все ще є глибокою мрією. Однак нещодавно вчені наблизили цю мрію на крок.

Серце, роздруковане 3D, створене з власних тканин і клітин пацієнта.
Кредит зображення: Advanced Science 2019 The Authors

Серцево-судинні захворювання є основною причиною смерті в США.

За даними Центрів з контролю та профілактики захворювань (CDC), 610 000 людей у США щороку помирають від серцевих захворювань.

Після того, як він перейшов до завершальної стадії, єдиним варіантом лікування є трансплантація серця.

Оскільки донорів серця занадто мало, чекати на рятівну трансплантацію довго.

Вчені прагнуть знайти способи виправлення існуючих тканин серця, щоб видалити або відкласти потребу в трансплантації.

Наприклад, якщо хірурги можуть вкласти матеріал у серце, це може сформувати тимчасовий каркас, щоб підтримувати клітини та стимулювати клітинну реорганізацію.

Ця так звана інженерія серцевої тканини має ряд проблем; в першу чергу вченим потрібно знайти такий матеріал, який тіло не відкине. Дослідники вже випробували цілий ряд матеріалів та методів, але ідеальними кандидатами є клітини з тіла пацієнта.

Біоінк і стовбурові клітини

Протягом останніх років дослідники досягли певного прогресу у напрямку штучної реплікації людських тканин.

Група вчених із Тель-Авівського університету в Ізраїлі зробила цю роботу ще на один крок і перенесла інженерію серцевої тканини на наступний етап.

"Це вперше, коли хтось де-небудь успішно сконструював і надрукував ціле серце, наповнене клітинами, кровоносними судинами, шлуночками та камерами".
Провідний дослідник проф. Таль Двір

Вчені розробили новаторський підхід, який дозволяє їм створити найближче на сьогодні штучне серце.

Їх першим кроком було взяття біопсії жирової тканини у пацієнта; потім вони відокремили клітинний матеріал від позаклітинного.

Дослідники перепрограмували клітини жирової тканини на плюрипотентні стовбурові клітини, які можуть перерости в діапазон типів клітин, необхідних для росту серця.

Неклітинний матеріал складається із структурних компонентів, таких як глікопротеїни та колаген; вчені модифікували їх, щоб перетворити на "біоінк".

Потім вони змішали цей біоінк зі стовбуровими клітинами. Клітини диференціюються на серцеві або ендотеліальні клітини (які вистилають кровоносні судини), які вчені могли використовувати для створення серцевих плям, включаючи судини.

Вони детально описують свої методи в нещодавній роботі, опублікованій у журналі Передові науки.

«Розмір серця кролика»

«Це серце зроблене з клітин людини та біологічних матеріалів, специфічних для пацієнта. У нашому процесі ці матеріали служать біоінками, речовинами з цукрів та білків, які можна використовувати для тривимірного друку складних моделей тканин », - говорить професор Двір.

Далі він говорить: «У минулому людям вдалося 3D-роздрукувати структуру серця, але не за допомогою клітин або судин. Наші результати демонструють потенціал нашого підходу щодо проектування персоналізованої заміни тканин та органів у майбутньому ".

Щоб продемонструвати потенціал своєї техніки, вчені створили маленьке, але анатомічно точне серце, укомплектоване кровоносними судинами та клітинами.

"На цьому етапі наше тривимірне серце маленьке, розміром із серце кролика", - говорить професор Двір. "Але більші людські серця вимагають тієї ж технології".

Варто зазначити, що ця технологія ще дуже далека від можливості замінити трансплантацію серця. Це лише черговий крок на цьому шляху - нехай і досить великий.

Наступним вирішальним завданням, як говорить професор Двір, є навчити їх поводитися як серця; він пояснює, що їм “потрібно далі розвивати друковане серце. Клітини повинні формувати насосну здатність; в даний час вони можуть укласти контракт, але вони потрібні нам для спільної роботи ".

"Наша надія, - продовжує він, - полягає в тому, що ми досягнемо успіху та доведемо ефективність та корисність нашого методу".

Попереду ще довгий шлях, але дослідники раді, як далеко вони зайшли.