Naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie przy pomocy technologii druku 3D stworzyli pierwsze na świecie unaczynione serce korzystając z materiału biologicznego pacjenta. Prace naukowców mogą zrewolucjonizować transplantologię.
Do tej pory naukowcy zajmujący się medycyną regeneracyjną odnosili sukcesy w drukowaniu tylko prostych tkanek bez naczyń krwionośnych. Jednak prace naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie mogą być przełomem w drukowaniu organów.
Stworzone przez nich malutkie serce jest unaczynione, czyli posiada naczynia krwionośne. Do tego dzięki skorzystaniu z materiału biologicznego pacjenta, serce jest zgodne pod względem immunologicznym, komórkowym, biochemicznym i anatomicznym z tkankami chorego, a to pozwoli uniknąć odrzucenia przeszczepu.
Wyniki badań ukazały się na łamach „Advanced Science”.
- Pierwszy raz udało się zaprojektować i wydrukować całe serce z komórkami, naczyniami krwionośnymi, komorami i przedsionkami - powiedział prof. Tal Dvir, który kierował badaniami.
Choroby serca w krajach wysoko rozwiniętych są jedną z głównych przyczyn śmierci zarówno mężczyzn, jak i kobiet. Przeszczep serca jest obecnie jedynym leczeniem dostępnym dla pacjentów ze schyłkową niewydolnością serca. Biorąc pod uwagę ogromny niedobór dawców serca, zachodzi pilna potrzeba opracowania nowych metod regeneracji chorego narządu.
- To serce powstało z ludzkich komórek i specyficznych dla pacjenta materiałów biologicznych. Materiały te posłużyły jako bio-tusz - substancje z cukrów i białek, które można wykorzystać do drukowania 3D złożonych modeli tkanek – wyjaśnił prof. Dvir. – W przeszłości wydrukowano trójwymiarową strukturę serca, ale nie z komórkami czy naczyniami krwionośnymi. Nasze badania pokazują potencjał opracowanej metody – dodał.
Wydrukowane przez badaczy serce jest wielkości wiśni. Rozmiarami przypomina serce królika, ale jak stwierdzili autorzy badań, pełnowymiarowe ludzkie serce wymaga tej samej technologii. Naukowcy zwyczajnie nie wyhodowali wystarczającej liczby komórek, by stworzyć serce wielkości ludzkiego organu.
Do stworzenia serca uczeni pobrali od pacjenta próbki tkanki tłuszczowej. Następnie z materiału wyizolowano żywe komórki, które zostały przekształcone w pluripotencjalne komórki macierzyste - czyli takie, z których może powstać każda inna komórka organizmu. Macierz zewnątrzkomórkowa (ECM - extracellular matrix), trójwymiarowa sieć makrocząsteczek, takich jak kolagen i glikoproteiny, została przetworzona w spersonalizowany hydrożel, który posłużył jako „atrament” drukarski.
Następnie, po zmieszaniu z hydrożelem, komórki przekształcono w komórki serca lub śródbłonka, aby stworzyć specyficzne dla pacjenta, odporne na ataki własnego układu odpornościowego fragmenty serca z naczyniami krwionośnymi, a następnie całe serce.
Jak przyznał prof. Dvir, zastosowanie komórek pacjenta ma kluczowe znaczenie dla skutecznego projektowania tkanek i narządów do transplantacji. - Biokompatybilność materiałów inżynieryjnych ma kluczowe znaczenie dla wyeliminowania ryzyka odrzucenia implantu, co zagraża powodzeniu takich zabiegów. Najlepiej byłoby, gdyby biomateriał miał takie same właściwości biochemiczne, mechaniczne i topograficzne, jak własne tkanki pacjenta – zaznaczył prof. Dvir.
Naukowcy planują teraz hodowanie wydrukowanych serc w laboratorium i „nauczenie” ich odpowiedniej reakcji – kurczenia się i pompowania krwi. Kolejnymi testami będą przeszczepy na modelach zwierzęcych. - Być może za dziesięć lat pojawią się drukarki organów w najlepszych szpitalach na całym świecie, a procedury te będą przeprowadzane rutynowo – podkreślił uczony.
Źródło: American Friends of Tel Aviv University, fot. Advanced Science
