Nowy przełom w bioprintingu 3D, narodziny pierwszego wydrukowanego serca 3D

Niedawno naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie w Izraelu wykorzystali tkankę ludzką do stworzenia pierwszego na świecie serca z nadrukiem 3D, przynosząc nową nadzieję pacjentom z zaawansowaną niewydolnością serca, którzy muszą „zmienić serce”, aby kontynuować swoje życie.

Od czasu pierwszej udanej operacji przeszczepu nerki i serca w latach 60. XX wieku kliniczna technologia przeszczepiania narządów poprawiała się z dnia na dzień, a wskaźnik powodzenia operacji wzrasta. Jednak w wielu krajach liczba kelnerów i dawców narządów jest bardzo zróżnicowana. Nawet jeśli masz wystarczająco dużo szczęścia, aby czekać na właściwy narząd i pomyślnie przeszczepić, odrzucenie pooperacyjne nadal będzie stanowić zagrożenie dla życia pacjenta. Przez lata całkowita „replikacja” narządów stała się marzeniem lekarzy.

W 2010 roku pierwsza na świecie bio-drukarka wykorzystała hodowane komórki ludzkie do stworzenia pierwszych naczyń krwionośnych, umożliwiając drukowanie 3D narządów ludzkich. W 2013 r. Kardiolog ukończył pierwsze „serce” wydrukowane w 3D, które nie tylko wygląda jak serce pacjenta, ale także bije. Jednak to „serce” wykonane z tworzywa sztucznego może być użyte tylko do badania procedur chirurgicznych. Raczej jest to „model serca”.

Nowo wydrukowane serce 3D ma nie tylko komórki, komory i atrium, ale także krzyżujące się naczynia krwionośne. „Tusz” użyty w tym druku pochodzi z tkanki tłuszczowej pobranej od pacjenta. Wśród nich izolowane komórki poddawane są edycji pluripotencjalnych komórek macierzystych, a następnie różnicują się w kardiomiocyty stanowiące serce serca i komórki śródbłonka tworzące naczynia krwionośne. Izolowany składnik niekomórkowy przekształca się w „spersonalizowany żel”, który działa jak „cement”, który buduje dom, utrwala lokalizację komórki i działa jako macierz pozakomórkowa w celu promowania wzrostu tych „małych cegieł”. Nawiąż połączenie i ostatecznie przeorganizuj się w funkcjonalny organ. Ponieważ drukowany „surowiec” pochodzi od samego pacjenta, nie ma potrzeby martwić się o wystąpienie odrzucenia.

Jednak to serce 3D ma obecnie tylko funkcję skurczu, a naukowcy muszą dalej rozwijać kulturę, „ucząc” komórki serca, aby współpracowali w celu osiągnięcia funkcji pompowania, a następnie przeprowadzali eksperymenty z transplantacją zwierząt. Odległość jest naprawdę stosowana do przeszczepów ludzkiego serca i trzeba wykonać więcej pracy. Oprócz kardiomiocytów i naczyń krwionośnych serce obejmuje również fibroblasty, komórki nerwowe, tłuszcz itp. Jak pogodzić środowisko wzrostu różnych rodzajów komórek pozostaje do zbadania. Ponadto, ze względu na ograniczoną rozdzielczość technologii skanowania serca i drukarek, obecnie nie jest możliwe wydrukowanie wszystkich naczyń krwionośnych w sercu.

Przeszczepianie narządów obejmuje nie tylko serce, ale także wątrobę i nerki. Naukowcy próbowali „zniszczyć najtwardsze kości” w druku narządów.

Od modeli medycznych stosowanych w analizie przedoperacyjnej po kości ze stopu tytanu wszczepionego w ludzkim ciele, od prostej organizacji do złożonych funkcjonalnie narządów, naukowcy wciąż dokonują nowych przełomów w dziedzinie bioprintingu i przynoszą pacjentom nową nadzieję.