Oamenii de știință „imprimă” inima 3D folosind țesutul pacientului
Deși tipărirea 3D a avansat cu pași mari în ultimii ani, utilizarea acesteia pentru a tipări organe umane funcționale este încă un vis de departe. Recent, însă, oamenii de știință au adus acest vis cu un pas mai aproape.
Credit de imagine: Advanced Science 2019 The Authors
Boala cardiovasculară este principala cauză de deces în Statele Unite.
Potrivit Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC), 610.000 de persoane din SUA mor în fiecare an de boli de inimă.
Odată ce a progresat la etapele finale, singura opțiune de tratament este un transplant de inimă.
Deoarece există prea puțini donatori de inimă, așteptarea pentru un transplant care salvează viața este lungă.
Oamenii de știință sunt dornici să găsească modalități de a repara țesutul cardiac existent pentru a elimina sau a amâna necesitatea unui transplant.
De exemplu, dacă chirurgii ar putea să implanteze un material în inimă, ar putea forma o schelă temporară pentru a sprijini celulele și a stimula reorganizarea celulară.
Această așa-numită inginerie a țesutului cardiac are o serie de probleme; în primul rând, oamenii de știință trebuie să găsească un tip de material pe care corpul nu l-ar respinge. Cercetătorii au încercat deja o serie de materiale și metode, dar candidații perfecți sunt celulele din corpul pacientului.
Bioink și celule stem
În ultimii ani, cercetătorii au făcut unele progrese către replicarea artificială a țesutului uman.
Un grup de oameni de știință de la Universitatea Tel Aviv din Israel a făcut această lucrare cu un pas mai departe și a mutat ingineria țesutului cardiac în etapa următoare.
„Este pentru prima dată când cineva a proiectat și imprimat cu succes o inimă întreagă plină de celule, vase de sânge, ventricule și camere”.
Cercetător principal Prof. Tal Dvir
Oamenii de știință au conceput o abordare inovatoare care le permite să creeze cel mai apropiat lucru de o inimă artificială până în prezent.
Primul lor pas a fost să ia o biopsie de țesut gras de la pacient; apoi au separat materialul celular de materialul celular.
Cercetătorii au reprogramat celulele țesutului gras pentru a deveni celule stem pluripotente, care se pot dezvolta în gama de tipuri de celule necesare creșterii unei inimi.
Materialul necelular este format din componente structurale, cum ar fi glicoproteine și colagen; oamenii de știință le-au modificat pentru a le transforma într-un „bioink”.
Apoi, au amestecat acest bioink cu celulele stem. Celulele s-au diferențiat în celule cardiace sau endoteliale (care acoperă vasele de sânge), pe care oamenii de știință le-ar putea folosi pentru a crea plasturi cardiaci, inclusiv vase de sânge.
Ei își descriu metodele în detaliu într-o lucrare recentă publicată în jurnal Științe avansate.
„Mărimea inimii unui iepure”
Aceasta inima este facuta din celule umane si materiale biologice specifice pacientului. În procesul nostru aceste materiale servesc drept bioink, substanțe din zaharuri și proteine care pot fi utilizate pentru imprimarea 3D a modelelor complexe de țesuturi ”, spune prof. Dvir.
El continuă spunând: „Oamenii au reușit să imprime 3D structura unei inimi în trecut, dar nu cu celule sau cu vase de sânge. Rezultatele noastre demonstrează potențialul abordării noastre pentru ingineria înlocuirii personalizate a țesuturilor și organelor în viitor. ”
Pentru a demonstra potențialul tehnicii lor, oamenii de știință au creat o inimă mică, dar anatomic precisă, completată cu vase de sânge și celule.
„În acest stadiu, inima noastră 3D este mică, de mărimea inimii unui iepure”, spune prof. Dvir. „Dar inimile umane mai mari necesită aceeași tehnologie.”
Este demn de remarcat faptul că această tehnologie este încă foarte departe de a putea înlocui transplanturile de inimă. Acesta este doar un alt pas de-a lungul drumului - deși un pas destul de mare.
Următoarea sarcină crucială, așa cum spune prof. Dvir, este de a-i învăța să se comporte ca inimile; el explică faptul că „trebuie să dezvolte inima tipărită în continuare. Celulele trebuie să formeze o capacitate de pompare; în prezent se pot contracta, dar avem nevoie ca ei să lucreze împreună ”.
„Speranța noastră”, continuă el, „este că vom reuși și vom dovedi eficacitatea și utilitatea metodei noastre”.
Mai este încă un drum lung, dar cercetătorii sunt încântați de cât de departe au ajuns.
„Poate că peste 10 ani vor exista tipografii de organe în cele mai bune spitale din lume, iar aceste proceduri vor fi efectuate în mod curent.”
Prof. Tal Dvir
