Forskere 'udskriver' 3D-hjerte ved hjælp af patientens væv
Selvom 3D-udskrivning er gået frem i spring i de sidste par år, er det stadig en fjern drøm at bruge det til at udskrive fungerende menneskelige organer. For nylig har forskere imidlertid bragt denne drøm et skridt nærmere.
Billedkredit: Advanced Science 2019 Forfatterne
Hjerte-kar-sygdomme er den største dødsårsag i USA.
Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) dør 610.000 mennesker i USA hvert år af hjertesygdomme.
Når den først er kommet til sine sidste stadier, er den eneste behandlingsmulighed en hjertetransplantation.
Fordi der er for få hjertedonorer, er ventetiden på en livreddende transplantation lang.
Forskere er ivrige efter at finde måder at lappe eksisterende hjertevæv for at fjerne eller udsætte behovet for en transplantation.
For eksempel, hvis kirurger kunne trænge et materiale ind i hjertet, kunne det danne et midlertidigt stillads for at understøtte celler og øge cellulær reorganisering.
Denne såkaldte hjertevævsteknik har en række problemer; primært skal forskere finde en type materiale, som kroppen ikke vil afvise. Forskere har allerede prøvet en række materialer og metoder, men de perfekte kandidater er celler fra patientens krop.
Bioink og stamceller
I de senere år har forskere gjort nogle fremskridt hen imod kunstigt replikering af humant væv.
En gruppe forskere fra Tel Aviv University i Israel har taget dette arbejde et skridt videre og flyttet hjertevævsteknik til den næste fase.
"Dette er første gang nogen steder har succesfuldt konstrueret og trykt et helt hjerte fyldt med celler, blodkar, ventrikler og kamre."
Ledende forsker Prof. Tal Dvir
Forskerne har designet en banebrydende tilgang, der giver dem mulighed for at skabe det tætteste på et kunstigt hjerte til dato.
Deres første skridt var at tage en biopsi af fedtvæv fra patienten; derefter adskilt de cellulært materiale fra ikke-cellulært materiale.
Forskerne omprogrammerede cellerne i fedtvævet til at blive pluripotente stamceller, som kan udvikle sig til en række celletyper, der er nødvendige for at vokse et hjerte.
Det ikke-cellulære materiale består af strukturelle komponenter, såsom glycoproteiner og kollagen; forskerne ændrede disse for at gøre dem til en "bioink".
Derefter blandede de dette bioink med stamcellerne. Cellerne differentierede til hjerte- eller endotelceller (som stammer blodkar), som forskerne kunne bruge til at skabe hjertepletter, inklusive blodkar.
De beskriver deres metoder i detaljer i et for nylig offentliggjort papir i tidsskriftet Avanceret videnskab.
'Størrelsen af et kanins hjerte'
”Dette hjerte er lavet af humane celler og patientspecifikke biologiske materialer. I vores proces fungerer disse materialer som biolink, stoffer fremstillet af sukker og proteiner, der kan bruges til 3D-udskrivning af komplekse vævsmodeller, ”siger professor Dvir.
Han fortsætter med at sige: ”Folk har formået at 3D-udskrive et hjertes struktur tidligere, men ikke med celler eller med blodkar. Vores resultater viser potentialet i vores tilgang til engineering af personlig væv og organudskiftning i fremtiden. ”
For at demonstrere potentialet i deres teknik skabte forskerne et lille, men anatomisk præcist hjerte, komplet med blodkar og celler.
"På dette tidspunkt er vores 3D-hjerte lille, på størrelse med et kanins hjerte," siger professor Dvir. "Men større menneskelige hjerter kræver den samme teknologi."
Det er værd at bemærke, at denne teknologi stadig er meget langt fra at kunne erstatte hjertetransplantationer. Dette er bare endnu et skridt på stien - omend et ret stort skridt.
Den afgørende næste opgave, som prof. Dvir siger, er at lære dem at opføre sig som hjerter; han forklarer, at de “har brug for at udvikle det trykte hjerte yderligere. Cellerne har brug for at danne en pumpeevne; de kan i øjeblikket trække kontrakt, men vi har brug for dem til at arbejde sammen. ”
"Vores håb," fortsætter han, "er at vi vil få succes og bevise vores metodes effektivitet og anvendelighed."
Der er stadig en lang vej fremad, men forskerne er begejstrede for, hvor langt de er kommet.
"Måske vil der om ti år være orgelprintere på de fineste hospitaler i hele verden, og disse procedurer vil blive udført rutinemæssigt."
Prof. Tal Dvir
