Hur forskare 3D tryckte ett litet hjärta från mänskliga celler

Pin
Send
Share
Send

Den har fyra kammare, blodkärl och den slår - typ av.

I en första har forskare 3D tryckt ett hjärta med hjälp av mänsklig vävnad. Även om hjärtat är mycket mindre än en människas (det är bara storleken på en kanin), och det finns fortfarande en lång väg att gå tills det fungerar som ett normalt hjärta, kan bevis-of-concept-experimentet så småningom leda till personliga organ eller vävnader som kan användas i människokroppen, enligt en studie som publicerades måndag (15 april) i tidskriften Advanced Science.

För att trycka hjärtat började forskare vid Tel Aviv University i Israel med att ta ett litet prov av fettvävnad från en patient. I laboratoriet separerade de denna vävnad i dess komponentceller och strukturen som cellerna sitter på, kallad den extracellulära matrisen.

Med hjälp av genteknik justerade forskarna sedan de olika komponenterna, omprogrammerade några av cellerna för att bli hjärtmuskelceller, eller kardiomyocyter, och några för att bli celler som genererar blodkärl.

Forskarna laddade sedan dessa celler - som fungerade som "bioink" - i skrivaren, som hade programmerats för att skriva ut ett hjärta, baserat på CT-skanningar tagna från patienten och en konstnärs skildring av ett hjärta. Skrivaren tog mellan 3 och 4 timmar att skriva ut det lilla hjärtat med grundläggande blodkärl. Forskarna inkuberade sedan hjärtat och matade det syre och näringsämnen. Inom ett par dagar började cellerna att slå spontant.

Men det var inte riktigt likt det som ett friskt mänskligt hjärta skulle göra. "Vi behöver cellerna för att slå synkront inte bara individuellt", säger studiens medförfattare Assaf Shapira, laboratoriesjefen i laboratoriet för vävnadsteknik och regenerativ medicin vid Tel Aviv University. För att hjärtat ska pumpa blod effektivt genom kroppen måste cellerna slå ihop - något som det 3D-tryckta hjärtat inte har gjort ännu. "Just nu jobbar vi för att mogna vävnaden," sa Shapira.

Så småningom kan ett personligt 3D-tryckt hjärta underlätta bristen på transplantationsorgan som är tillgängliga för patienter och kan också kringgå några av de risker som är förknippade med att transplantera en annan persons organ - nämligen att kroppens immunsystem kan avvisa dessa främmande vävnader, berättade Shapira Live Vetenskap.

Camila Hochman Mendez, biträdande chef för organ-, reparations- och regenereringslaboratorier vid Texas Heart Institute som inte var en del av studien, sa att de nya resultaten är "riktigt innovativa och flyttar fältet framåt" genom att visa att något mer komplicerat än en enda vägg i hjärtat kan skrivas ut. Men resultaten "visar också alla hinder som fältet fortfarande står inför", tillade hon.

Hochman Mendez berättade för Live Science för att kunna skriva ut ett hjärta i full storlek, fullt fungerande hjärta, och behöva skriva ut ett organ med högre upplösning. Men att göra detta kräver månader av utskrift - en tidsperiod under vilken cellerna inte skulle överleva.

Forskarna underströk att det lilla hjärtat fortfarande är ett "proof-of-concept", men att de hoppas kunna räkna ut ett sätt att skapa en tätare kärl i framtiden.

"Naturligtvis, om vi skulle behöva tillverka ett större hjärta, skulle det vara dyrt, det skulle ta mycket mer tid att skriva ut och mycket mer material skulle behöva extraheras från patienten," sa Shapira.

Det finns verkligen mycket mer forskning som behövs innan det blir vanligt att helt enkelt slå "print" på 3D-skrivaren på läkarkontoret.

Pin
Send
Share
Send