Израильские ученые «напечатали» первое в мире 3D-сердце с человеческой тканью
Команда израильских исследователей «напечатала» первое в мире трехмерное сердце с кровеносными сосудами.
15 апреля группа исследователей из Тель – Авивского университета (TAU) продемонстрировала сердце, которое было создано с использованием собственных клеток пациента и биологического материала. До сих пор ученые успешно «печатали» только простые ткани без кровеносных сосудов. «Это первый случай, когда кто-либо где-либо успешно спроектировал и напечатал целое сердце, с клетками, кровеносными сосудами, желудочками и камерами», – сказал профессор Таль Двир из Школы молекулярной клеточной биологии и биотехнологии TAU, департамента материаловедения и инженерии в Центре нанонауки и нанотехнологий, и Центра регенеративной биотехнологии Сагола, который был ведущим исследователем в этом проекте. Он работал с профессором Ассафом Шапиро из факультета естественных наук TAU и Надавом Муром, докторантом. Их исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.
Болезни сердца является основной причиной смерти среди мужчин и женщин в Соединенных Штатах. В Израиле это вторая причина смерти (после рака). По данным Министерства здравоохранения, в 2013 году на долю болезней сердца приходилось около 16% от общего числа смертей в Израиле. Трансплантация сердца часто является единственным методом лечения, доступным пациентам с терминальной стадией сердечной недостаточности. Лист ожидания для пациентов в США может составлять до шести месяцев и более. В Израиле и США многие пациенты умирают в очереди, надеясь на шанс выжить.
«Это сердце сделано из человеческих клеток и специфических для пациента биологических материалов. В нашем процессе эти материалы служат биочернилами, веществами из сахаров и белков, которые можно использовать для трехмерной печати сложных тканевых моделей», – пояснил Двир. «В прошлом люди уже могли создавать с помощью 3D-печати конструкции сердца, но не с клетками или кровеносными сосудами. Наши результаты демонстрируют потенциал нашего подхода к разработке персонализированной замены тканей и органов в будущем», – сказал он.
На этом этапе трехмерное сердце, изготовленное в TAU, рассчитано на кролика, но профессора сказали, что большие по размеру человеческие сердца также могут быть получены с использованием той же технологии. По данным пресс-релиза, биопсия жировой ткани для исследования была взята у пациентов. Клеточные и неклеточные материалы ткани затем разделяли. Клетки были перепрограммированы, чтобы стать плюрипотентными стволовыми клетками, которые затем могли быть эффективно дифференцированы в сердечные или эндотелиальные клетки. Внеклеточный матрикс (ECM), трехмерная сеть внеклеточных макромолекул, таких как коллаген и гликопротеины, была переработана в персонализированный гидрогель, который использовался в качестве «чернил» для печати. Затем дифференцированные клетки были смешаны с биочернилами и использованы для 3D-печати специфических для пациента иммунносовместимых участков сердца с кровеносными сосудами а, впоследствии, и всего сердца.
По словам Двира, использование «родных» специфичных для пациента материалов имеет решающее значение для успешного создания тканей и органов. Следующим шагом, по их словам, является научить эти сердца вести себя как человеческие сердца. Сначала они пересадят их животным и, в конце концов, людям. Есть надежда, что в течение 10 лет «в лучших больницах мира появятся принтеры для органов, и эти процедуры будут проводиться регулярно», – сказал Двир.
