Pierwsze na świecie wydrukowane unaczynione serce w 3D.

Rewolucja w transplantologii sercowo-naczyniowej coraz bliżej… Naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie drukują pierwsze w historii trójwymiarowe serce. Do druku 3D wykorzystują materiał od pacjenta oraz przygotowany wcześniej własny materiał.

Jest to działanie przełomowe ponieważ zaprojektowane serce całkowicie odpowiada właściwościom immunologicznym, komórkowym, biochemicznym i anatomicznym pacjenta.

Z tym niesamowitym odkryciem mogliśmy zapoznać się 15 kwietnia 2019r. w ramach badań Advanced Sience (Zaawansowane Rozwiązania w Nauce). Naukowcy w Tel Awiwie, dosłownie „wydrukowali” serce. Dla porównania, w życiu codziennym podobny druk 3D wykorzystujemy do skanowania przedmiotów lub postaci, a następnie (z tych wielu zeskanowanych płaszczyzn) za pomocą głównie materiałów plastycznie utwardzalnych możemy niemalże w idealne kopii mieć fizyczny przedmiot lub figurkę postaci np. jako pamiątka na kominek. Przełom jest tym większy, iż to pierwsze na świecie serce unaczynione, na tyle zmodyfikowane, że wykorzystuje własne komórki pacjenta i materiały biologiczne.

Do tej pory naukowcy zajmujący się medycyną regeneracyjną (dziedziną umieszczoną na skrzyżowaniu biologii i technologii) odnieśli sukces w drukowaniu tylko prostych
tkanek bez naczyń krwionośnych. Dlatego też ranga tego fenomenu na skalę światową jest nieoceniona.

Choroby serca są główną przyczyną śmierci zarówno mężczyzn, jak i kobiet w Stanach Zjednoczonych. To także istotny problem w wielu europejskich państwach. Przeszczep serca  jest obecnie jedynym leczeniem dostępnym dla pacjentów ze schyłkową niewydolnością serca. Bardzo trudna sytuacja na rynku dawców serca wymusza wręcz potrzebę opracowania nowych rozwiązań w tym metod regeneracji chorego oraz tworzenia „nowego” serca na podstawie dostępnych już materiałów komórkowych.

Kierownik badań prof. Tal Dvir* znacząco podkreślił:
„To pierwszy raz, gdy ktokolwiek z powodzeniem zaprojektował i wydrukował całe serce pełne komórek, naczyń krwionośnych i komór. Bazą dla serca są ludzkie komórki i odmienny dla każdego pacjenta materiał biologiczny. W naszym procesie materiał ten służy jako bio-podkład (bio-tusz), substancje składające się z cukrów i białek, które można wykorzystać do drukowania 3D złożonych modeli tkanek. W przeszłości ludzie zdołali już wydrukować trójwymiarową strukturę serca, ale nie w komórkach, ani w naczyniach krwionośnych. Nasze wyniki pokazują potencjał naszego podejścia do inżynierii personalizacji tkanek i narządów w przyszłości.”

Prof. Dvir nie był osamotniony w wysuwaniu następnych tez i wniosków w laboratorium, wraz z doktorantem Assafem Shapirem z Wydziału Nauk Przyrodniczych TAU i Nadav Moor po przeprowadzanych badaniach stwierdzili:
„Na tym etapie nasze serce 3D jest małe – wielkości serca królika, ale większe ludzkie serca wymagają tej samej technologii.”

Do badań pobrano od pacjentów biopsję tkanki tłuszczowej. W następnym etapie rozdzielano komórki i materiały komórkowe tkanki. Podczas gdy komórki zostały kodowane tak, aby stały się pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi, macierz pozakomórkowa (ECM), trójwymiarowa sieć zewnątrzkomórkowych makrocząsteczek, takich jak kolagen i glikoproteiny, została przetworzona w indywidualny hydrożel, który służył jak wspomniany wyżej bio-podkład (bio-tusz) do druku.

Po zmieszaniu z hydrożelem komórki skutecznie oddzielano do komórek serca lub śródbłonka, aby stworzyć unikalne dla pacjenta, odporne na układ odpornościowy plastry serca  z naczyniami krwionośnymi, a następnie całe serce.

Prof. Dvira stwierdza także, że zastosowanie „rodowitych” materiałów unikatowych dla każdego pacjenta ma kluczowe znaczenie dla skutecznego przygotowywania tkanek i narządów.

„Biokompatybilność materiałów inżynieryjnych ma kluczowe znaczenie dla wyeliminowania ryzyka odrzucenia implantu, co często zagraża powodzeniu takich zabiegów. Modelowo byłoby, gdyby biomateriał miał taką samą specyfikę biochemiczną, mechaniczną i topograficzną, jak własne tkanki pacjenta. W tym miejscu możemy opisać proste podejście do wydrukowanychw 3D grubych, unaczynionych i nadających się do perfuzji tkanek serca, które całkowicie odpowiadają immunologicznym, komórkowym, biochemicznym i anatomiczne właściwości pacjenta.”

Prof. Dvir podsumowując zdradza następne kierunki prac:

„Planujemy teraz hodowanie w laboratorium drukowanych serc, które będziemy „uczyć funkcjonować” jak normalne serce, a następnie będziemy przeszczepiać wydrukowane w 3D serca zwierzętom. Rozwiąjnie drukowanego serca to kierunek naszej przyszłości. Komórki muszą się usamodzielnić, tworzyć zdolność pompowania; mogą się obecnie kontraktować, ale potrzebujemy ich do współpracy. Mamy nadzieję, że uda nam się udowodnić skuteczność i użyteczność naszej metody. Może za dziesięć lat pojawią się drukarki organów w najlepszych szpitalach na całym świecie, a procedury te będą przeprowadzane rutynowo.”

Będziemy kibicować i bacznie śledzić poczynania zespołu izraelskich naukowców w tym niezwykłym temacie.

*prof. Tal Dvir – kierownik badań nad sercem 3D ze szkoły Biologii i Biotechnologii Komórek Molekularnych na Uniwersytecie w Tel Awiwie w Departamencie Nauki o Materiałach i Inżynierii, Centrum Nanonauki i Nanotechnologii oraz Centrum Sagol Biotechnologi Regenracyjnej.

Źródła: American Friends of Tel Avivi University, Itongadol.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *