УЧЕНИТЕ „ОТПЕЧАТВАТ“ 3D СЪРЦЕ, ИЗПОЛЗВАЙКИ ТЪКАН НА ПАЦИЕНТА

Въпреки че през последните няколко години триизмерният печат е напреднал, използването му за отпечатване на функциониращи човешки органи е все още една дълбока мечта. Наскоро обаче учените доближиха тази мечта с една крачка по-близо.

3D отпечатано сърце, проектирано от собствените тъкани и клетки на пациента.
Кредит за изображение: Advanced Science 2019 The Authors

Сърдечно-съдовите заболявания са водещата причина за смърт в САЩ.

Според Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC), 610 000 души в САЩ умират от сърдечни заболявания всяка година.

След като е напреднал до своя краен етап, единствената възможност за лечение е сърдечна трансплантация.

Тъй като има твърде малко донори на сърце, чакането за животоспасяваща трансплантация е дълго.

Учените искат да намерят начини за закърпване на съществуваща сърдечна тъкан, за да премахнат или отложат необходимостта от трансплантация.

Например, ако хирурзите могат да вложат материал в сърцето, той може да образува временно скеле, за да поддържа клетките и да стимулира клетъчната реорганизация.

Това така наречено инженерство на сърдечната тъкан има редица проблеми; на първо място, учените трябва да намерят вид материал, който тялото не би отхвърлило. Изследователите вече са изпробвали редица материали и методи, но перфектните кандидати са клетки от тялото на пациента.

Bioink и стволови клетки

През последните години изследователите постигнаха известен напредък към изкуствено възпроизвеждане на човешка тъкан.

Група учени от университета в Тел Авив в Израел направи тази работа още една стъпка напред и премести инженерството на сърдечната тъкан на следващия етап.

„Това е първият път, когато някой навсякъде успешно е проектирал и отпечатал цяло сърце, изпълнено с клетки, кръвоносни съдове, вентрикули и камери.“
Водещ изследовател проф. Тал Двир

Учените са разработили новаторски подход, който им позволява да създадат най-близкото нещо до изкуственото сърце до момента.

Първата им стъпка беше да вземат биопсия на мастна тъкан от пациента; след това те отделиха клетъчния материал от неклетъчния материал.

Изследователите препрограмират клетките на мастната тъкан, за да се превърнат в плюрипотентни стволови клетки, които могат да се развият в диапазона от клетъчни типове, необходими за растежа на сърцето.

Неклетъчният материал се състои от структурни компоненти, като гликопротеини и колаген; учените са ги модифицирали, за да ги превърнат в „биоинк.“

След това те смесиха този биоинк със стволовите клетки. Клетките се диференцират в сърдечни или ендотелни клетки (които подреждат кръвоносните съдове), които учените могат да използват за създаване на сърдечни петна, включително кръвоносни съдове.

Те описват подробно своите методи в скорошна статия, публикувана в списанието Разширена наука.

‘Размерът на сърцето на заек’

„Това сърце е направено от човешки клетки и специфични за пациента биологични материали. В нашия процес тези материали служат като биоинкове, вещества, направени от захари и протеини, които могат да се използват за 3D печат на сложни тъканни модели “, казва проф. Двир.

Той продължава: „Хората в миналото са успели да отпечатат 3D структурата на сърцето, но не с клетки или с кръвоносни съдове. Нашите резултати демонстрират потенциала на нашия подход за инженерно персонализирано заместване на тъкани и органи в бъдеще. "

За да демонстрират потенциала на своята техника, учените създадоха малко, но анатомично прецизно сърце, пълно с кръвоносни съдове и клетки.

„На този етап нашето 3D сърце е малко, с размерите на заешко сърце“, казва проф. Двир. „Но по-големите човешки сърца изискват същата технология.“

Струва си да се отбележи, че тази технология все още е много далеч от възможността да замени сърдечните трансплантации. Това е просто още една стъпка по пътя - макар и доста голяма стъпка.

Следващата ключова задача, както казва проф. Двир, е да ги научим да се държат като сърца; той обяснява, че те „трябва да доразвият печатното сърце. Клетките трябва да формират помпена способност; в момента те могат да сключват договор, но ние се нуждаем от тях да работят заедно. "

„Надеждата ни, продължава той, е, че ще успеем и ще докажем ефикасността и полезността на нашия метод.“

Предстои още дълъг път, но изследователите са развълнувани колко далеч са стигнали.