Μια νέα ανακάλυψη σε 3D Bioprinting, η γέννηση της πρώτης εκτυπωμένης 3D καρδιάς

Πρόσφατα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ στο Ισραήλ χρησιμοποίησαν ανθρώπινο ιστό για να δημιουργήσουν την πρώτη τρισδιάστατη τυπωμένη καρδιά στον κόσμο, φέρνοντας νέες ελπίδες σε ασθενείς με προχωρημένη καρδιακή ανεπάρκεια οι οποίοι πρέπει να «αλλάξουν την καρδιά» για να συνεχίσουν τη ζωή τους.

Από την πρώτη επιτυχημένη χειρουργική επέμβαση μεταμόσχευσης νεφρού και καρδιάς στη δεκαετία του 1960, η κλινική τεχνολογία της μεταμόσχευσης οργάνων έχει βελτιωθεί καθημερινά και το ποσοστό επιτυχίας της χειρουργικής επέμβασης αυξάνεται. Ωστόσο, σε πολλές χώρες, ο αριθμός των σερβιτόρων και χορηγών οργάνων ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό. Ακόμα κι αν έχετε την τύχη να περιμένετε το σωστό όργανο και να μεταμοσχεύσετε με επιτυχία, η μετεγχειρητική απόρριψη θα εξακολουθεί να αποτελεί απειλή για τη ζωή του ασθενούς. Με τα χρόνια, η πλήρης "αναπαραγωγή" οργάνων έχει γίνει το όνειρο του ιατρικού επαγγέλματος.

Το 2010, ο πρώτος βιο-εκτυπωτής στον κόσμο χρησιμοποίησε καλλιεργημένα ανθρώπινα κύτταρα για να δημιουργήσει τα πρώτα αιμοφόρα αγγεία, καθιστώντας δυνατή την εκτύπωση 3D ανθρώπινων οργάνων. Το 2013, ένας καρδιολόγος ολοκλήρωσε την πρώτη τρισδιάστατη "καρδιά", η οποία όχι μόνο μοιάζει με την καρδιά του ασθενούς, αλλά και κτυπά. Ωστόσο, αυτή η "καρδιά" από πλαστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για τη μελέτη χειρουργικών επεμβάσεων. Είναι μάλλον ένα "μοντέλο καρδιάς".

Η νεοεκτυπωμένη 3D καρδιά δεν έχει μόνο κύτταρα, κοιλίες και αίθριο, αλλά και διασταυρωμένα αιμοφόρα αγγεία. Το "μελάνι" που χρησιμοποιείται σε αυτή την εκτύπωση προέρχεται από τον λιπώδη ιστό που εξάγεται από τον ασθενή. Μεταξύ αυτών, τα απομονωμένα κύτταρα γίνονται επεξεργασμένα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και στη συνέχεια διαφοροποιούνται σε καρδιομυοκύτταρα που αποτελούν την καρδιά της καρδιάς και ενδοθηλιακά κύτταρα που αποτελούν τα αιμοφόρα αγγεία. Το απομονωμένο μη κυτταρικό συστατικό μετατρέπεται σε "εξατομικευμένη γέλη" που λειτουργεί ως "τσιμέντο" που κατασκευάζει το σπίτι, καθορίζει τη θέση του κυττάρου και δρα ως εξωκυτταρική μήτρα για την προώθηση της ανάπτυξης αυτών των "μικρών τούβλων". Δημιουργήστε μια σύνδεση και τελικά αναδιοργανώστε σε ένα λειτουργικό όργανο. Δεδομένου ότι η έντυπη "πρώτη ύλη" προέρχεται από τον ίδιο τον ασθενή, δεν υπάρχει λόγος να ανησυχείτε για την εμφάνιση απόρριψης.

Ωστόσο, αυτή η 3D καρδιά έχει μόνο μια λειτουργία συστολής και οι ερευνητές πρέπει να καλλιεργήσουν περαιτέρω, «διδάσκοντας» τα καρδιακά κύτταρα να συνεργαστούν για να επιτύχουν τη λειτουργία άντλησης και στη συνέχεια να πραγματοποιήσουν πειράματα μεταμόσχευσης ζώων. Η απόσταση εφαρμόζεται πραγματικά στις ανθρώπινες μεταμοσχεύσεις καρδιάς και πρέπει να γίνει περισσότερη δουλειά. Εκτός από τα καρδιομυοκύτταρα και τα αιμοφόρα αγγεία, η καρδιά περιλαμβάνει επίσης ινοβλάστες, νευρικά κύτταρα, λίπος κλπ. Πρέπει να μελετηθεί πώς να συμβιβάσει το περιβάλλον ανάπτυξης διαφόρων ειδών κυττάρων. Επιπλέον, λόγω της περιορισμένης ανάλυσης της τεχνολογίας καρδιακής σάρωσης και των εκτυπωτών, προς το παρόν δεν είναι δυνατή η εκτύπωση όλων των αιμοφόρων αγγείων στην καρδιά.

Η μεταμόσχευση οργάνων περιλαμβάνει όχι μόνο την καρδιά, αλλά και το ήπαρ και τα νεφρά. Οι ερευνητές προσπάθησαν να «σπάσουν τα σκληρότερα οστά» στην εκτύπωση οργάνων.

Από τα ιατρικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στην προεγχειρητική ανάλυση στα οστά κραμάτων τιτανίου που εμφυτεύονται στο ανθρώπινο σώμα, από απλά οργανωτικά σε λειτουργικά πολύπλοκα όργανα, οι ερευνητές συνεχίζουν να κάνουν νέες ανακαλύψεις στον τομέα της βιογραφίας και να φέρνουν νέες ελπίδες στους ασθενείς.