Впервые «напечатана» трехмерная модель сердца с использованием человеческого биоматериала

15 апреля 2019

Новостные интернет-ресурсы медицинской направленности и другие СМИ по всему миру передают сенсационное сообщение о том, что в Тель-Авивском университете «напечатано» васкуляризированное человеческое 3D-сердце с использованием собственных клеток пациента в качестве строительного биоматериала. Оригинальный текст появился 15 апреля в научном журнале с открытым доступом «Advanced Science».

До этих пор ученым, специализирующимся в регенеративной медицине, – дисциплине на стыке биологии и технологии, – удавалось воспроизводить лишь простые ткани без кровеносных сосудов.

«Впервые успешно спроектирована и воссоздана целостная копия сердца, включая кардиомиоциты, кровеносные сосуды, желудочки и камеры, – говорит руководитель исследований профессор Тал Двир с факультета молекулярно-клеточной биологии и биотехнологии Тель-Авивского университета, сотрудник ряда научно-исследовательских центров данной направленности.

Сердечнососудистые заболевания остаются ведущий причиной смерти как среди мужчин, так и среди женщин. Трансплантация сердца в настоящее время представляет собой единственно возможное лечение для пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности. Учитывая острый дефицит донорского материала, чрезвычайно актуальной задачей является разработка новых подходов к регенерации несостоятельной сердечной мышцы.

«Искусственное сердце создано из человеческих клеток и специфичных для пациента биологических материалов. В нашем технологическом процессе эти материалы служат своеобразными биочернилами из сахаров и протеинов, которые могут применяться в 3D-печати сложных тканевых моделей, – продолжает проф. Т.Двир. – Трехмерные модели структуры миокарда создавались и раньше, однако без детализации на уровне клеток и кровеносных сосудов. Наши результаты демонстрируют потенциал предлагаемого подхода к конструированию персонализированных тканей и органов, предназначенных для замены несостоятельных структур. На данном этапе мы смогли создать уменьшенную модель, размером с сердце кролика, однако конструирование полномасштабного человеческого сердца требует той же технологии».

В ходе исследований у пациентов отбирался биоптат жировых тканей, затем клеточные и неклеточные компоненты ткани сепарировались. После репрограммирования клеток в плюрипотентные стволовые клетки, экстрацеллюлярная матрица, – трехмерная сетка внеклеточных макромолекул, таких как коллаген и гликопротеины, – трансформировалась в персонализированный гидрогель, который и служил «чернилами принтера». Будучи смешаны с этим гидрогелем, клетки успешно дифференцировались в кардиальные и эндотелиальные клетки, что в конечном счете позволило создать индивидуально-специфичную, иммуносовместимую (что критически важно) полную модель сердца.

На следующем этапе планируется, как выразился профессор Двир, «научить культивированное в лаборатории сердце вести себя как сердце». Затем коллектив намеревается провести на животных моделях опыты по трансплантации искусственного сердца.

«Необходимо разработать действующую модель, способную выполнять насосную функцию, – говорит в заключение Тал Двир. – Мы надеемся доказать применимость и эффективность нашего метода, и тогда, быть может, лет через десять в ведущих больницах по всему миру появятся «принтеры органов», благодаря которым регенерация станет рутинной процедурой».

 

По материалам сайта Science Daily