Zinātnieki izdrukā 3D sirdi, izmantojot pacienta audus
Lai gan dažu pēdējo gadu laikā 3D drukāšana ir pavirzījusies uz priekšu lēcienveidīgi, tās izmantošana funkcionējošu cilvēka orgānu drukāšanai joprojām ir tāls sapnis. Tomēr pēdējā laikā zinātnieki šo sapni ir tuvinājuši vēl vienu soli.
Attēlu kredīts: Advanced Science 2019 The Authors
Sirds un asinsvadu slimības ir galvenais nāves cēlonis Amerikas Savienotajās Valstīs.
Saskaņā ar Slimību kontroles un profilakses centra (CDC) datiem ASV katru gadu no sirds slimībām mirst 610 000 cilvēku.
Kad tā ir sasniegusi pēdējos posmus, vienīgā ārstēšanas iespēja ir sirds transplantācija.
Tā kā sirds donoru ir pārāk maz, dzīvības glābšanas transplantācijas gaidīšana ir ilga.
Zinātnieki vēlas atrast veidus, kā aizlāpīt esošos sirds audus, lai novērstu vai atliktu transplantācijas nepieciešamību.
Piemēram, ja ķirurgi varētu implantēt materiālu sirdī, tas varētu veidot pagaidu sastatni, lai atbalstītu šūnas un veicinātu šūnu reorganizāciju.
Šai tā sauktajai sirds audu inženierijai ir vairākas problēmas; galvenokārt zinātniekiem ir jāatrod tāda veida materiāls, kuru organisms neatteiktu. Pētnieki jau ir izmēģinājuši virkni materiālu un metožu, taču ideāli kandidāti ir šūnas no pacienta ķermeņa.
Bioink un cilmes šūnas
Pēdējo gadu laikā pētnieki ir guvuši zināmu progresu cilvēka audu mākslīgā replikācijā.
Izraēlas Telavivas universitātes zinātnieku grupa ir spērusi šo darbu vēl vienu soli un sirds audu inženieriju pārcēlusi uz nākamo posmu.
"Šī ir pirmā reize, kad ikviens jebkur ir veiksmīgi izveidojis un izdrukājis visu sirdi, kas pilna ar šūnām, asinsvadiem, kambariem un kamerām."
Vadošais pētnieks prof. Tal Dvir
Zinātnieki ir izstrādājuši revolucionāru pieeju, kas ļauj viņiem radīt līdz šim mākslīgajai sirdij vistuvāko lietu.
Viņu pirmais solis bija veikt pacientam tauku audu biopsiju; tad viņi atdalīja šūnu materiālu no bezšūnu materiāla.
Pētnieki pārprogrammēja tauku audu šūnas, lai tās kļūtu par pluripotentām cilmes šūnām, kuras var attīstīties dažādu šūnu tipu diapazonā, kas nepieciešams sirds izaugšanai.
Neakulārais materiāls sastāv no strukturālām sastāvdaļām, piemēram, glikoproteīniem un kolagēna; zinātnieki tos pārveidoja, lai padarītu tos par “bioink”.
Tad viņi sajauca šo bioinku ar cilmes šūnām. Šūnas diferencējās sirds vai endotēlija šūnās (kas savieno asinsvadus), kuras zinātnieki varēja izmantot, lai izveidotu sirds plāksterus, ieskaitot asinsvadus.
Viņi sīki apraksta savas metodes nesen publicētā žurnālā Advanced Science.
‘Truša sirds lielums’
“Šī sirds ir izgatavota no cilvēka šūnām un pacientam specifiskiem bioloģiskiem materiāliem. Mūsu procesā šie materiāli kalpo kā bioinkas, no cukuriem un olbaltumvielām izgatavotas vielas, kuras var izmantot sarežģītu audu modeļu 3D drukāšanai, ”stāsta prof. Dvir.
Viņš turpina: “Cilvēkiem agrāk ir izdevies 3D struktūru izdrukāt sirds struktūru, bet ne ar šūnām vai ar asinsvadiem. Mūsu rezultāti parāda mūsu pieejas potenciālu personalizētai audu un orgānu aizstāšanai nākotnē. ”
Lai parādītu viņu tehnikas potenciālu, zinātnieki izveidoja mazu, bet anatomiski precīzu sirdi, kurā bija asinsvadi un šūnas.
"Šajā posmā mūsu 3D sirds ir maza, truša sirds izmēra," saka prof. Dvir. "Bet lielākām cilvēku sirdīm ir vajadzīga tā pati tehnoloģija."
Ir vērts atzīmēt, ka šī tehnoloģija joprojām ir ļoti tālu, lai varētu aizstāt sirds transplantācijas. Tas ir tikai vēl viens solis pa šo ceļu - kaut arī diezgan liels solis.
Izšķirošais nākamais uzdevums, kā saka prof. Dvirs, ir iemācīt viņiem izturēties kā sirdīs; viņš paskaidro, ka viņiem “jāturpina attīstīt iespiesto sirdi. Šūnām jāveido sūknēšanas spēja; viņi šobrīd var noslēgt līgumu, bet mums vajag, lai viņi strādātu kopā. ”
"Mēs ceram," viņš turpina, "ka mēs gūsim panākumus un pierādīsim savas metodes efektivitāti un lietderību."
Vēl priekšā garš ceļš, taču pētnieki ir sajūsmā par to, cik tālu viņi ir tikuši.
"Varbūt pēc 10 gadiem izcilākajās slimnīcās visā pasaulē būs orgānu printeri, un šīs procedūras tiks veiktas regulāri."
Prof. Tal Dvir
