Tutkijat tulostavat 3D-sydämen potilaan kudoksella
Vaikka 3D-tulostus on edennyt harppauksin viime vuosina, sen käyttö toimivien ihmisen elinten tulostamiseen on edelleen kaukana oleva unelma. Viime aikoina tutkijat ovat kuitenkin tuoneet tämän unelman askeleen lähemmäksi.
Kuvahyvitys: Advanced Science 2019 The Authors
Sydän- ja verisuonisairaudet ovat suurin kuolinsyy Yhdysvalloissa.
Tautien torjunnan ja ennaltaehkäisyn keskusten (CDC) mukaan Yhdysvalloissa 610 000 ihmistä kuolee vuosittain sydänsairauksiin.
Kun se on edennyt viimeisiin vaiheisiinsa, ainoa hoitovaihtoehto on sydämensiirto.
Koska sydämen luovuttajia on liian vähän, hengenpelastussiirron odottaminen on pitkä.
Tutkijat haluavat löytää tapoja korjata olemassa oleva sydänkudos elinsiirron tarpeen poistamiseksi tai lykkäämiseksi.
Esimerkiksi, jos kirurgit voisivat istuttaa materiaalia sydämeen, se voi muodostaa väliaikaisen telineen tukemaan soluja ja tehostamaan solujen uudelleenorganisoitumista.
Tällä niin sanotulla sydänkudostekniikalla on useita ongelmia; ensisijaisesti tutkijoiden on löydettävä materiaalityyppi, jota keho ei hylkää. Tutkijat ovat jo kokeilleet erilaisia materiaaleja ja menetelmiä, mutta täydelliset ehdokkaat ovat solut potilaan kehosta.
Bioink ja kantasolut
Viime vuosina tutkijat ovat edistyneet ihmisen kudoksen keinotekoisessa replikoinnissa.
Ryhmä tutkijoita Tel Avivin yliopistosta Israelista on ottanut tämän työn askeleen pidemmälle ja siirtänyt sydänkudoksen suunnittelun seuraavaan vaiheeseen.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun kukaan muualla on onnistuneesti suunnitellut ja tulostanut koko sydämen, joka on täynnä soluja, verisuonia, kammioita ja kammioita."
Johtava tutkija, professori Tal Dvir
Tutkijat ovat suunnitelleet uraauurtavan lähestymistavan, jonka avulla he voivat luoda tähän mennessä lähinnä keinotekoista sydäntä.
Heidän ensimmäinen askel oli ottaa potilaalta rasvakudoksen biopsia; sitten he erottivat solumateriaalin ei-sellulaarisesta materiaalista.
Tutkijat ohjelmoivat rasvakudoksen solut uudelleen pluripotenteiksi kantasoluiksi, jotka voivat kehittyä sydämen kasvattamiseen tarvittaviksi solutyypeiksi.
Ei-sellulaarinen materiaali koostuu rakennekomponenteista, kuten glykoproteiinit ja kollageeni; tutkijat muokkaivat näitä muuttamaan ne "bioinkiksi".
Sitten he sekoittivat tämän bioinkin kantasoluihin. Solut erilaistuvat sydän- tai endoteelisoluiksi (jotka verisuonia ympäröivät), joita tutkijat voisivat käyttää luomaan sydänlaastareita, mukaan lukien verisuonet.
He kuvaavat menetelmiä yksityiskohtaisesti lehdessä julkaistussa äskettäisessä artikkelissa Edistynyt tiede.
"Kanin sydämen koko"
”Tämä sydän on valmistettu ihmissoluista ja potilaskohtaisista biologisista materiaaleista. Prosessissamme nämä materiaalit toimivat bioinkkeinä, sokereista ja proteiineista valmistetuina aineina, joita voidaan käyttää monimutkaisten kudosmallien 3D-tulostukseen ”, sanoo professori Dvir.
Hän jatkaa: "Ihmiset ovat aiemmin onnistuneet 3D-tulostamaan sydämen rakenteen, mutta eivät soluilla tai verisuonilla. Tuloksemme osoittavat lähestymistapamme mahdollisuuden suunnitella yksilöllisiä kudosten ja elinten korvaamista tulevaisuudessa. "
Osoittaakseen tekniikansa potentiaalin tutkijat loivat pienen mutta anatomisesti tarkan sydämen, jossa oli verisuonia ja soluja.
"Tässä vaiheessa 3D-sydämemme on pieni, kanin sydämen kokoinen", sanoo professori Dvir. "Mutta suuremmat ihmisen sydämet vaativat samaa tekniikkaa."
On syytä huomata, että tämä tekniikka on vielä kaukana mahdollisuudesta korvata sydämensiirtoja. Tämä on vain yksi askel polkua pitkin - tosin melko iso askel.
Tärkeä seuraava tehtävä, kuten professori Dvir sanoo, on opettaa heitä käyttäytymään kuin sydämet; hän selittää, että heidän on "kehitettävä painettua sydäntä edelleen. Solujen on muodostettava pumppauskyky; he voivat tällä hetkellä tehdä sopimuksen, mutta tarvitsemme heitä tekemään yhteistyötä. "
"Toivomme", hän jatkaa, "että onnistumme ja osoitamme menetelmän tehokkuuden ja hyödyllisyyden."
Edessä on vielä pitkä tie, mutta tutkijat ovat innoissaan siitä, kuinka pitkälle he ovat tulleet.
"Ehkä kymmenessä vuodessa on urutulostimia hienoimmissa sairaaloissa ympäri maailmaa, ja nämä toimenpiteet suoritetaan rutiininomaisesti."
Professori Tal Dvir
