За първи път: цяло 3D принтирано сърце с биологични материали на пациента

Сърцето, 3D „отпечатано” от изследователи от Университета в Тел Авив, е едно от най-големите постижения на медицината. То е създадено от собствени клетки на пациента и напълно съответства на имунологичните, клетъчните, биохимичните и анатомичните му характеристики. Резултатите от разработката са публикувани в списанието Advances Science, съобщават Science daily.

Досега опитите на учените в областта на генеративната медицина, която комбинира биология и технология, бяха успешни в принтирането на тъкани или съдове, но този успех представя цял функционален орган.  

"Това е първият път, когато някой успява успешно да проектира и принтира цяло сърце с клетки, кръвоносни съдове, клапи и камери," съобщава проф. Тал Двир (Prof. Tal Dvir) от Университета в Тел Авив, който е водещ изследовател на проучването.

Сърдечната недостатъчност е заболяването с най-висока смъртност при мъжете и при жените в САЩ. В момента сърдечната трансплантация е единственото възможно лечение за пациентите в краен стадий на заболяването. Имайки предвид колко е малък боря на донорите, се налага да се разработи спешно метод за заместване на увредените сърца на пациентите. 

"Това сърце е направено от човешки клетки и биологичен материал на пациента. В нашата работа, тези материали служат за "биомастило", вещество направено от захари и белтъци, което може да се използва за 3D принтиране на комплексни модели на тъкани," обяснява професор Двир. "И преди са създавани 3D-принтирани сърдечни структури, но не със клетки или кръвоносни съдове. Нашите резултати показват потенциала на метода ни при създаването на персонализирани "резервни" тъкани и органи."

^{Характеристики на биомастилото; Tal Dvir et al. 2019 Advanced science}

Изследванията са проведени съвместно от проф. Двир, д-р Асаф Шапира (Dr. Assaf Shapira) и Надав Мор (Nadav Moor), докторант в лабораторията на проф. Двир.

"На този етап, нашето 3D сърце е малко, с размера на сърце на заек," разказва проф. Двир. "Но по-голямото сърце изисква същата технология."

За целта на изследването, биопсия от мастна тъкан е взета от пациента. След това клетките са отделени от неклетъчната част на тъканта. Докато клетките се препрограмират да се превърнат в стволови клетки с възможност за всякаква диференциация, извънклетъчната матрица (ECM), триизмерна мрежа от извънклетъчни макромолекули като колаген и гликопротеини, е превърната в персонализирания хидрогел, който служи за "мастило."

След смесването с хидрогела, клетките успешно се диференцират като сърдечни и вътрешни епителни клетки, за да създадат собствени за пациента, имуносъвместими сърдечни сегменти със собствени кръвоносни съдове и накрая и цяло сърце.  

^{3D принтиране на персонализирани сърдечни сегменти; Tal Dvir et al. 2019 Advanced science}

Според проф. Дивр, използването на собствен биологичен материал от пациента е жизненоважно за успешното създаване на тъканите и органите.  

"Биологичната съвместимост на създадените материали е от изключителна важност за да се елиминира рискът от отхвърляне на импланта, което е рискът при този тип лечение," смята проф. Двир. "В идеалния случай, биоматериалът трябва да притежава същите биохимични, механични и топографски свойства като собствените тъкани на пациента. Тук можем да съобщим за прост подход към 3D принтирането на плътна, кръвоснабдена и проходима за кръв сърдечна тъкан, която напълно съвпада с имунологичните, клетъчни, биохимични и анатомични характеристики на пациента."

^{3D принтиране на плътна кръвоснабдена сърдечна тъкан;Tal Dvir et al. 2019 Advanced science}

Сега учените планират да отгледат лабораторно принтирани сърца и да "ги научат да се държат като сърца," разказва проф. Двир. Те искат да трансплантират 3D-принтирано сърце на опитни животни. 

"Трябва да развием повече принтираното сърце," заключава той. "Клетките трябва да развият способност да изпомпват. Те в момента се съкращават, но трябва да работят заедно. Надеждата ни е, че ще успеем и ще докажем ефикасността и ползата от метода ни. Може би след 10 години ще има 3D принтери в най-добрите болници по света и тези процедури ще се провеждат рутинно."

Още по темата

14/02/2019

Животът

Изкуствено сърце се зарежда безжично, докато бие в гърдите на млад мъж (видео)

14/06/2017

Медицина

Български производител на 3D принтирани протези с международно отличие за иновации

19/05/2017

Животът

Учените напечатаха на 3D-принтер работещи яйчници

03/12/2021

Животът

На 3 декември 1967 се проведе първата трансплантация на сърце (видео)