Významným milníkem je výroba malého srdce z lidské tkáně.

Vědci použili zařízení pro trojrozměrný tisk, aby vytvořili cévní a funkční lidské srdce s použitím lidských buněk. Získaný orgán je však malý. Ve skutečnosti je velký asi jako králičí srdce. Navzdory jeho velikosti je zde působivá použitá technika - a je před námi ještě dlouhá cesta, než vytiskneme lidské srdce v plné velikosti a...který funguje.

Tento experiment, který je označován jako proof-of-concept experiment, může vést k získání orgánů nebo tkání s vlastním genetickým materiálem pacienta, protože to je důležité, aby nedošlo k odmítnutí orgánu v organismu příjemce, uvádí studie, která experiment provedla a která byla publikována ve vědeckém časopise Advanced Science.

Až do provedení tohoto experimentu se vědcům z oboru regenerativní medicíny, který vznikl setkáním biologie a technologie, dařilo tisknout pouze jednoduché tkáně bez cév. V této studii vědci z izraelské Univerzity v Tel Avivu (TAU) začali s tiskem srdce odebráním malého vzorku tukové tkáně pacienta.

Poté vědci pomocí genetického inženýrství upravili různé složky buněk a některé z nich přeprogramovali na buňky srdečního svalu neboli kardiomyocyty a některé na buňky vytvářející cévy neboli pluripotentní kmenové buňky.

V laboratoři vědci rozdělili tukovou tkáň pacienta na buňky, které ji tvoří, a na strukturu, v níž buňky leží a která se nazývá extracelulární matrix. Zatímco buňky byly přeprogramovány, pokud, extracelulární matrix (ECM), trojrozměrná síť extracelulárních makromolekul, jako je kolagen a glykoproteiny, byla zpracována do vlastního hydrogelu, který sloužil jakojako "inkoust".

"Je to poprvé, co se někomu podařilo navrhnout a vytisknout celé srdce plné buněk, cév, komor a komor," uvedl Tal Dvir, profesor na univerzitě v Tel Avivu.

"Toto srdce je vyrobeno z lidských buněk a biologických materiálů specifických pro pacienta. V našem procesu tyto materiály slouží jako bioinkousty, látky z cukrů a proteinů, které lze použít k 3D tisku složitých modelů tkání," vysvětlil Dvir. "Jiným se v minulosti podařilo vytisknout 3D strukturu srdce, ale ty neměly žádné buňky ani cévy.Naše výsledky ukazují potenciál našeho přístupu pro individualizované tkáňové inženýrství a náhradu orgánů v budoucnosti.

Výzkumník Tal Dvir je profesorem na Univerzitě molekulární biologie a biotechnologie TAU, na katedře materiálové vědy a inženýrství, v Centru pro nanovědu a nanotechnologie a v Centru regenerativní biotechnologie Sagol a výzkum vedl.

Vědci pak vložili biotin do 3D tiskárny naprogramované k tisku srdce na základě CT snímků pacienta.Tiskárně trvalo tři až čtyři hodiny, než vytiskla malé srdce se základními cévami.Vědci pak vytištěné srdce vypěstovali tím, že mu dodávali kyslík a živiny.Během několika dní se buňky vyvinuly.svaly orgánu se začaly spontánně stahovat a srdce bilo.

Takový tlukot orgánu však nebyl přesně takový, jaký by mělo zdravé lidské srdce. "Potřebujeme, aby buňky tloukly synchronně, a ne jen jednotlivě," řekl spoluautor studie Assaf Shapira, vedoucí laboratoře tkáňového inženýrství a regenerativní medicíny na Tel Avivské univerzitě. 3D tiskárna vyrobí srdce z lidské tkáně.

Aby srdce mohlo účinně pumpovat krev v těle, musí jeho buňky tlouct v souladu, což 3D tištěné srdce zatím neumí. "Nyní pracujeme na zrání tkáně," řekl Shapira.

Podle profesora Dvira je pro úspěch techniky tkáňového a orgánového inženýrství zásadní použití vlastních buněk pacienta, protože zajišťují biokompatibilitu (neodmítání).

"Biokompatibilita umělých materiálů je klíčová pro eliminaci rizika odmítnutí implantátu, které ohrožuje úspěšnost takové léčby," řekl profesor Dvir. "V ideálním případě by měl mít biomateriál stejné biochemické, mechanické a topografické vlastnosti jako vlastní tkáně pacienta. Zde můžeme informovat o jednoduchém přístupu k 3D tisku srdečních tkání.husté, vaskularizované a perforovatelné tkáně, které zcela odpovídají imunologickým, buněčným, biochemickým a anatomickým vlastnostem pacienta".

Podle deníku The Washington Post řadí Centrum pro kontrolu a prevenci nemocí srdeční onemocnění mezi hlavní příčiny úmrtí v USA. v roce 2019 bylo provedeno 864 transplantací srdce. podle údajů shromážděných ministerstvem zdravotnictví a sociálních služeb je na čekací listině na transplantaci srdce v zemi více než 3 800 lidí. transplantace ječasto poslední možností pro pacienty v konečné fázi městnavého srdečního selhání.

Podle Brazilské asociace pro transplantace orgánů - ABTO jsou v Brazílii transplantace srdce na čtvrtém místě v žebříčku potřebných orgánů, hned za poptávkou po rohovce, ledvinách a játrech. v loňském roce bylo provedeno 353 transplantací srdce a k ukončení čekací listiny na tento orgán bylo potřeba 1661 transplantací.

Vědci nyní plánují vypěstovat vytištěná srdce v laboratoři a "naučit je chovat se" jako srdce, říká profesor Dvir. Poté plánují transplantovat 3D vytištěná srdce do zvířecích modelů pro další studie.

"Potřebujeme otisknuté srdce dále rozvíjet," uzavírá. "Buňky musí vytvořit pumpovací kapacitu; v současné době se mohou smršťovat, ale potřebujeme, aby spolupracovaly." Doufáme, že se nám to podaří a prokážeme účinnost a užitečnost naší metody."

"Možná, že za deset let budou v nejlepších nemocnicích světa fungovat tiskárny orgánů a tyto zákroky se budou provádět běžně."

James Yoo, profesor z Institutu regenerativní medicíny na Wake Forest School of Medicine ve Winston-Salemu v Severní Karolíně, však Machovi e-mailem sdělil, že "existuje mnoho technických problémů a překážek, které je třeba vyřešit".

Yoo uvedl, že není jasné, zda by takto vytištěné srdce vydrželo průtok krve pod vysokým tlakem nebo zda by vytištěné struktury zůstaly stabilní i po implantaci do těla. Vyjádřil také obavy ohledně skutečné proveditelnosti "složitého" procesu manipulace s buňkami, který byl použit k vytvoření biologického inkoustu, ačkoli první vytištěné srdce označil za "významný průlom v oblasti".oboru bioprintingu".

Doris Taylorová, ředitelka výzkumu regenerativní medicíny v texaském Heart Institute of Texas v Houstonu, řekla stejnému zdroji, že izraelští vědci se v regenerativní medicíně "dostali tam, kam se dosud nikdo nedostal", ale 3D tištěné srdce za zásadní průlom nepovažuje.

"Úspěšný implantát bioumělého orgánu do lidské bytosti bude důležitým průlomem v medicíně," uvedla v e-mailu. "Je to jistě krok, který povede k průlomu, ale ještě tam nejsme."