Teadlased printivad 3D-südame patsiendi koe abil
Kuigi 3D-printimine on viimase paari aasta jooksul hüppeliselt arenenud, on selle kasutamine toimivate inimorganite printimiseks endiselt kaugeleulatuv unistus. Viimasel ajal on teadlased selle unistuse siiski sammukese lähemale viinud.
Pildikrediit: Advanced Science 2019 The Authors
Südame-veresoonkonna haigused on peamine surmapõhjus Ameerika Ühendriikides.
Haiguste tõrje ja ennetamise keskuse (CDC) andmetel sureb USA-s igal aastal südamehaigustesse 610 000 inimest.
Kui see on jõudnud viimastesse etappidesse, on ainus ravivõimalus südamesiirdamine.
Kuna südamedoonoreid on liiga vähe, on elupäästva siirdamise ootamine pikk.
Teadlased soovivad leida võimalusi olemasoleva südamekoe lappimiseks siirdamisvajaduse eemaldamiseks või edasilükkamiseks.
Näiteks kui kirurgid suudaksid materjali südamesse immutada, võib see moodustada ajutise karkassi rakkude toetamiseks ja rakkude ümberkorraldamiseks.
Sellel nn südamekoe inseneril on mitmeid probleeme; peamiselt peavad teadlased leidma sellist tüüpi materjali, mida keha ei lükkaks tagasi. Teadlased on juba proovinud mitmesuguseid materjale ja meetodeid, kuid ideaalsed kandidaadid on patsiendi keha rakud.
Bioink ja tüvirakud
Viimastel aastatel on teadlased teinud inimkude kunstliku paljundamise suunas mõningaid edusamme.
Rühm teadlasi Iisraeli Tel Avivi ülikoolist on astunud selle töö sammu võrra edasi ja viinud südamekoekonstruktsiooni järgmisse etappi.
"See on esimene kord, kui keegi on kusagil edukalt konstrueerinud ja printinud terve südame, mis on täis rakke, veresooni, vatsakesi ja kambreid."
Juhtivteadur prof Tal Dvir
Teadlased on välja töötanud murrangulise lähenemisviisi, mis võimaldab neil luua kunstlikule südamele kõige lähedasem asi.
Nende esimene samm oli võtta patsiendilt rasvkoe biopsia; siis eraldasid nad rakumaterjali mittetsellulaarsest materjalist.
Teadlased programmeerisid rasvkoe rakud ümber pluripotentseteks tüvirakkudeks, mis võivad areneda südame kasvatamiseks vajalike rakutüüpide hulka.
Mittetsellulaarne materjal koosneb struktuurikomponentidest, nagu glükoproteiinid ja kollageen; teadlased muutsid neid, et muuta need "bioinkiks".
Seejärel segasid nad selle bioinki tüvirakkudega. Rakud diferentseerusid südame- või endoteelirakkudeks (mis ühendavad veresooni), mida teadlased saaksid kasutada südameplekkide, sealhulgas veresoonte loomiseks.
Nad kirjeldavad üksikasjalikult oma meetodeid ajakirjas hiljuti avaldatud artiklis Täiustatud teadus.
"Küüliku südame suurus"
“See süda on valmistatud inimrakkudest ja patsiendispetsiifilistest bioloogilistest materjalidest.Meie protsessis toimivad need materjalid bioinkidena, suhkrutest ja valkudest koosnevad ained, mida saab kasutada keerukate koemudelite 3D-printimiseks, ”ütleb prof Dvir.
Ta jätkab: „Inimesed on varem suutnud südame struktuuri 3D-printida, kuid mitte rakkude ega veresoontega. Meie tulemused näitavad meie lähenemisviisi potentsiaali personaalse koe- ja elundiasenduse väljatöötamisel tulevikus. "
Oma tehnika potentsiaali demonstreerimiseks lõid teadlased väikese, kuid anatoomiliselt täpse südame koos veresoonte ja rakkudega.
"Selles etapis on meie 3D süda väike, küüliku südame suurus," ütleb prof Dvir. "Kuid suuremad inimese südamed vajavad sama tehnoloogiat."
Väärib märkimist, et see tehnoloogia pole veel kaugeltki võimalik südamesiirdamise asendamiseks. See on lihtsalt üks samm sellel teel - ehkki üsna suur samm.
Järgmine ülioluline ülesanne, nagu ütleb prof Dvir, on õpetada neid käituma nagu südamed; ta selgitab, et neil tuleb trükitud südant edasi arendada. Rakud peavad moodustama pumpamise võime; nad saavad praegu lepingu sõlmida, kuid me vajame neid koostööd tegema. "
"Meie lootus on," jätkab ta, "et me saame hakkama ja tõestame oma meetodi tõhusust ja kasulikkust."
Ees on veel pikk tee, kuid teadlased on põnevil, kui kaugele nad on jõudnud.
"Võib-olla leidub kümne aasta pärast maailma parimates haiglates elundiprinterid ja need protseduurid viiakse läbi regulaarselt."
Prof Tal Dvir
