Forskere skriver ut 3D-hjerte ved hjelp av pasientens vev
Selv om 3D-utskrift har gått fremover i løpet av de siste årene, er det fortsatt en fjern drøm å bruke den til å trykke fungerende menneskelige organer. Nylig har forskere imidlertid brakt denne drømmen et skritt nærmere.
Bildekreditt: Advanced Science 2019 The Authors
Hjerte- og karsykdommer er den viktigste dødsårsaken i USA.
I følge Centers for Disease Control and Prevention (CDC), dør 610.000 mennesker i USA av hjertesykdom hvert år.
Når det har kommet seg til sluttfasen, er det eneste behandlingsalternativet en hjertetransplantasjon.
Fordi det er for få hjertegivere, er ventetiden på en livreddende transplantasjon lang.
Forskere er opptatt av å finne måter å lappe opp eksisterende hjertevev for å fjerne eller utsette behovet for en transplantasjon.
For eksempel, hvis kirurger kunne trenge et materiale inn i hjertet, kan det danne et midlertidig stillas for å støtte celler og øke cellulær omorganisering.
Denne såkalte hjertevevsteknikken har en rekke problemer; først og fremst må forskere finne en type materiale som kroppen ikke vil avvise. Forskere har allerede prøvd en rekke materialer og metoder, men de perfekte kandidatene er celler fra kroppen til pasienten.
Bioink og stamceller
I løpet av de siste årene har forskere gjort noen fremskritt mot kunstig replikering av menneskelig vev.
En gruppe forskere fra Tel Aviv University i Israel har tatt dette arbeidet et skritt videre og flyttet hjertevevsteknikk til neste trinn.
"Dette er første gang noen hvor som helst har konstruert og trykt et helt hjerte fylt med celler, blodkar, ventrikler og kamre."
Lederforsker Prof. Tal Dvir
Forskerne har designet en banebrytende tilnærming som gjør at de kan lage det nærmeste et kunstig hjerte hittil.
Deres første skritt var å ta en biopsi av fettvev fra pasienten; deretter separerte de cellulært materiale fra ikke-cellulært materiale.
Forskerne omprogrammerte cellene i fettvevet til å bli pluripotente stamceller, som kan utvikle seg til en rekke celletyper som er nødvendige for å vokse et hjerte.
Det ikke-cellulære materialet består av strukturelle komponenter, slik som glykoproteiner og kollagen; forskerne modifiserte disse for å gjøre dem til en "bioink".
Deretter blandet de denne bioinken med stamcellene. Cellene differensierte i hjerte- eller endotelceller (som strekker blodkar), som forskerne kan bruke til å lage hjerteplaster, inkludert blodkar.
De beskriver metodene deres i detalj i en fersk artikkel publisert i tidsskriftet Avansert vitenskap.
‘Størrelsen på et kaninhjerte’
“Dette hjertet er laget av humane celler og pasientspesifikke biologiske materialer. I vår prosess fungerer disse materialene som bioinker, stoffer laget av sukker og proteiner som kan brukes til 3D-utskrift av komplekse vevsmodeller, sier professor Dvir.
Han fortsetter med å si: ”Folk har klart å 3D-trykke strukturen til et hjerte tidligere, men ikke med celler eller med blodkar. Resultatene våre viser potensialet i vår tilnærming for å konstruere personlig vev- og organerstatning i fremtiden. ”
For å demonstrere potensialet i teknikken deres, skapte forskerne et lite, men anatomisk presist hjerte, komplett med blodkar og celler.
"På dette stadiet er vårt 3D-hjerte lite, på størrelse med et kaninhjerte," sier professor Dvir. "Men større menneskelige hjerter krever samme teknologi."
Det er verdt å merke seg at denne teknologien fremdeles er veldig langt fra å kunne erstatte hjertetransplantasjoner. Dette er bare et skritt videre - om enn et ganske stort skritt.
Den avgjørende neste oppgaven, som professor Dvir sier, er å lære dem å oppføre seg som hjerter; han forklarer at de “trenger å utvikle det trykte hjertet videre. Cellene trenger å danne en pumpeevne; de kan for øyeblikket trekke seg sammen, men vi trenger at de jobber sammen. "
"Vårt håp," fortsetter han, "er at vi skal lykkes og bevise metodens effektivitet og nytte."
Det er fremdeles en lang vei fremover, men forskerne er begeistret for hvor langt de har kommet.
"Kanskje, om ti år, vil det være orgelskrivere på de fineste sykehusene rundt om i verden, og disse prosedyrene vil bli utført rutinemessig."
Prof. Tal Dvir
