VĚDCI „TISKNOU“ 3D SRDCE POMOCí TKáNĚ PACIENTA

Přestože 3D tisk za posledních několik let pokročil mílovými kroky, jeho použití k tisku fungujících lidských orgánů je stále vzdáleným snem. V poslední době však vědci tento sen přiblížili o krok blíž.

3D vytištěné srdce vytvořené z pacientových vlastních tkání a buněk.
Image credit: Advanced Science 2019 The Autoři

Kardiovaskulární onemocnění jsou hlavní příčinou úmrtí ve Spojených státech.

Podle Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 610 000 lidí v USA zemře každý rok na srdeční choroby.

Jakmile postoupí do závěrečných fází, jedinou možností léčby je transplantace srdce.

Protože je příliš málo dárců srdce, čekání na život zachraňující transplantaci je dlouhé.

Vědci se snaží najít způsoby, jak opravit stávající srdeční tkáň, aby odstranili nebo odložili potřebu transplantace.

Pokud by například chirurgové mohli vnést materiál do srdce, mohlo by to vytvořit dočasné lešení, které by podporovalo buňky a podporovalo buněčnou reorganizaci.

Toto takzvané srdeční tkáňové inženýrství má řadu problémů; vědci musí především najít druh materiálu, který by tělo neodmítlo. Vědci již vyzkoušeli řadu materiálů a metod, ale dokonalými kandidáty jsou buňky z těla pacienta.

Bioink a kmenové buňky

Během posledních let vědci dosáhli určitého pokroku směrem k umělé replikaci lidské tkáně.

Skupina vědců z Tel Avivské univerzity v Izraeli posunula tuto práci o krok dále a posunula srdeční tkáňové inženýrství do další fáze.

"Je to poprvé, co kdokoli kdekoli úspěšně vytvořil a vytiskl celé srdce plné buněk, krevních cév, komor a komor."
Vedoucí vědecký pracovník prof. Tal Dvir

Vědci navrhli průkopnický přístup, který jim umožňuje vytvořit to nejbližší k umělému srdci.

Jejich prvním krokem bylo odebrat pacientovi biopsii tukové tkáně; poté oddělili buněčný materiál od nebunkového.

Vědci přeprogramovali buňky tukové tkáně tak, aby se z nich staly pluripotentní kmenové buňky, které se mohou vyvinout do řady buněčných typů nezbytných pro růst srdce.

Nebunkový materiál sestává ze strukturních složek, jako jsou glykoproteiny a kolagen; vědci je upravili tak, aby se z nich stal „bioink“.

Poté smíchali tento bioink s kmenovými buňkami. Buňky se diferencovaly na srdeční nebo endotelové buňky (které lemují krevní cévy), které vědci mohli použít k vytvoření srdečních náplastí, včetně krevních cév.

Podrobně popisují své metody v nedávném článku publikovaném v časopise Pokročilá věda.

„Velikost králičího srdce“

"Toto srdce je vyrobeno z lidských buněk a biologických materiálů specifických pro pacienta." V našem procesu tyto materiály slouží jako bioinks, látky vyrobené z cukrů a bílkovin, které lze použít pro 3D tisk složitých tkáňových modelů, “říká profesor Dvir.

Dále říká: „Lidé si v minulosti dokázali 3D vytisknout strukturu srdce, ale ne pomocí buněk nebo krevních cév. Naše výsledky ukazují potenciál našeho přístupu k budoucímu přizpůsobení tkáňových a orgánových náhrad. “

Aby demonstrovali potenciál své techniky, vědci vytvořili malé, ale anatomicky přesné srdce, doplněné krevními cévami a buňkami.

"V této fázi je naše 3D srdce malé, velikosti králičího srdce," říká profesor Dvir. "Ale větší lidská srdce vyžadují stejnou technologii."

Stojí za zmínku, že tato technologie je stále velmi daleko od toho, aby dokázala nahradit transplantace srdce. Je to jen další krok na této cestě - i když poměrně velký.

Klíčovým dalším úkolem, jak říká profesor Dvir, je naučit je chovat se jako srdce; vysvětluje, že „potřebují dále rozvíjet tištěné srdce. Buňky potřebují vytvořit čerpací schopnost; v současné době mohou uzavřít smlouvu, ale potřebujeme, aby spolupracovali. “

„Naše naděje,“ pokračuje, „je, že uspějeme a prokážeme účinnost a užitečnost naší metody.“

Před námi je ještě dlouhá cesta, ale vědci jsou nadšení, jak daleko se dostali.