În cadrul unei etape importante, o inimă minusculă este realizată folosind țesut uman.

Oamenii de știință au folosit echipamente de imprimare tridimensională pentru a crea o inimă umană vascularizată și funcțională folosind celule umane. Cu toate acestea, organul obținut este mic. De fapt, este de mărimea unei inimi de iepure. În ciuda dimensiunii, ceea ce este impresionant în acest caz este tehnica folosită - și mai este încă un drum lung de parcurs până la imprimarea unei inimi umane în mărime naturală șicare funcționează.

Acest experiment, de tipul celor cunoscute sub numele de "proof-of-concept experiment", ar putea duce la obținerea de organe sau țesuturi cu materialul genetic propriu al pacientului, deoarece acest lucru este important pentru a evita respingerea organului în organismul primitorului, potrivit studiului care a realizat experimentul și care a fost publicat în revista științifică Advanced Science.

Până la realizarea experimentului, oamenii de știință din domeniul medicinei regenerative, un domeniu care își are originea în întâlnirea dintre biologie și tehnologie, reușiseră să imprime doar țesuturi simple, fără vase de sânge. În acest studiu, pentru a imprima inima, cercetătorii de la Universitatea Tel Aviv (TAU) din Israel au început prin a lua o mică mostră din țesutul adipos al unui pacient.

Apoi, cu ajutorul ingineriei genetice, oamenii de știință au modificat diferitele celule componente, reprogramând unele dintre ele pentru a deveni celule ale mușchiului cardiac, sau cardiomiocite, iar altele pentru a deveni celule generatoare de vase de sânge, sau celule stem pluripotente.

În laborator, cercetătorii au separat țesutul adipos al pacientului în celulele sale componente și structura în care se află celulele, numită matrice extracelulară. În timp ce celulele au fost reprogramate pentru a dacă, matricea extracelulară (ECM), o rețea tridimensională de macromolecule extracelulare, cum ar fi colagenul și glicoproteinele, a fost transformată într-un hidrogel personalizat care a servitca "cerneală".

"Este pentru prima dată când cineva a reușit să proiecteze și să tipărească o inimă întreagă, plină de celule, vase de sânge, ventricule și camere", a declarat Tal Dvir, profesor la Universitatea Tel Aviv, într-un comunicat.

"Această inimă este realizată din celule umane și materiale biologice specifice pacientului. În procesul nostru, aceste materiale servesc drept bio-ink-uri, substanțe alcătuite din zaharuri și proteine care pot fi folosite pentru a imprima 3D modele complexe de țesuturi", a explicat Dvir. "Alții au reușit să imprime 3D structura unei inimi în trecut, dar acelea nu aveau celule sau vaseRezultatele noastre demonstrează potențialul abordării noastre pentru ingineria tisulară individualizată și pentru înlocuirea de organe în viitor.

Cercetătorul Tal Dvir este profesor la Universitatea de Biologie Moleculară și Biotehnologie a UAT, la Departamentul de Știința și Ingineria Materialelor, la Centrul de Nanoștiință și Nanotehnologie și la Centrul Sagol pentru Biotehnologie Regenerativă și a condus cercetarea.

Cercetătorii au introdus apoi biotina în imprimanta 3D programată să imprime o inimă, pe baza scanărilor CT ale pacientului.Imprimanta a avut nevoie de trei până la patru ore pentru a imprima o inimă mică, cu vasele de sânge de bază.Cercetătorii au crescut apoi inima imprimată, hrănind-o cu oxigen și nutrienți.În câteva zile, celulelemușchii organului au început să se contracte spontan și inima a început să bată.

Dar această bătaie a organului nu era exact ceea ce ar face o inimă umană sănătoasă. "Avem nevoie ca celulele să bată sincronizat și nu doar individual", a declarat coautorul studiului Assaf Shapira, manager de laborator la Laboratorul de inginerie a țesuturilor și medicină regenerativă al Universității Tel Aviv. O imprimantă 3D construiește o inimă din țesut uman.

Pentru ca inima să pompeze sângele în mod eficient prin corp, celulele sale trebuie să bată la unison, lucru pe care inima imprimată în 3D încă nu l-a făcut. "În acest moment lucrăm la maturizarea țesutului", a spus Shapira.

Potrivit profesorului Dvir, utilizarea celulelor native ale pacientului este crucială pentru succesul tehnicii de inginerie tisulară și organică, deoarece asigură biocompatibilitatea (non-rejectare).

"Biocompatibilitatea materialelor de inginerie este crucială pentru a elimina riscul de respingere a implantului, care compromite succesul unor astfel de tratamente", a declarat Prof. Dvir. "În mod ideal, biomaterialul ar trebui să posede aceleași proprietăți biochimice, mecanice și topografice ca și țesuturile proprii ale pacientului. Aici, putem raporta o abordare simplă imprimată 3D pentru țesuturile cardiace.țesuturi groase, vascularizate și perforabile, care corespund complet proprietăților imunologice, celulare, biochimice și anatomice ale pacientului".

Potrivit The Washington Post, Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor clasează bolile de inimă drept principala cauză de deces în SUA. în 2019, au fost efectuate 864 de transplanturi de inimă. peste 3.800 de persoane se află pe lista de așteptare pentru un transplant de inimă în țară, potrivit datelor colectate de Departamentul de Sănătate și Servicii Umane.un transplant esteadesea ultima soluție pentru pacienții aflați în stadiile finale ale insuficienței cardiace congestive.

În Brazilia, potrivit Asociației braziliene de transplant de organe - ABTO, transplanturile de inimă sunt pe locul patru în clasamentul nevoilor de organe, după cererea de cornee, rinichi și ficat. 353 de transplanturi de inimă au fost efectuate anul trecut, iar pentru a pune capăt listei de așteptare pentru acest organ sunt necesare 1661 de transplanturi.

Cercetătorii plănuiesc acum să crească inimile imprimate în laborator și să le "învețe să se comporte" ca niște inimi, spune profesorul Dvir. Apoi intenționează să transplanteze inima imprimată 3D în modele animale pentru studii suplimentare.

"Trebuie să dezvoltăm în continuare inima imprimată", concluzionează el. "Celulele trebuie să formeze o capacitate de pompare; în prezent, ele se pot contracta, dar trebuie să lucreze împreună.Sperăm să reușim și să demonstrăm eficacitatea și utilitatea metodei noastre."

"Poate că, peste zece ani, vor exista imprimante de organe în cele mai bune spitale din lume, iar aceste proceduri vor fi efectuate în mod obișnuit."

Dar "există multe probleme tehnice și obstacole care trebuie abordate", a declarat pentru Mach prin e-mail James Yoo, profesor la Institutul de Medicină Regenerativă de la Wake Forest School of Medicine din Winston-Salem, Carolina de Nord.

Yoo a spus că nu este clar dacă o astfel de inimă imprimată ar putea rezista fluxului de sânge sub presiune ridicată sau dacă structurile imprimate ar rămâne stabile după implantarea în organism. De asemenea, el și-a exprimat îngrijorarea cu privire la fezabilitatea reală a procesului "complex" de manipulare a celulelor folosit pentru a crea bio-ink, deși a numit prima inimă imprimată "un progres major îndomeniul bioimprimării".

Doris Taylor, director de cercetare în domeniul medicinei regenerative la Heart Institute of Texas din Houston, a declarat aceleiași surse că oamenii de știință israelieni "au ajuns acolo unde nimeni nu a mai ajuns" în medicina regenerativă, dar nu a numit inima imprimată 3D o descoperire majoră.

"Un organ bioartificial de succes implantat cu succes într-o ființă umană va fi un progres medical important", a spus ea în e-mail. "Acesta este cu siguranță un pas care va duce la un progres, dar nu suntem încă acolo".