Bilim adamları, hastanın dokusunu kullanarak 3D kalbi 'yazdırıyor'
3D baskı, son birkaç yılda büyük bir hızla ilerlemiş olsa da, onu işleyen insan organlarını basmak için kullanmak hala çok uzak bir hayal. Ancak son zamanlarda bilim adamları bu hayali bir adım daha yaklaştırdı.
Resim kredisi: Advanced Science 2019 The Authors
Kardiyovasküler hastalık, Amerika Birleşik Devletleri'nde önde gelen ölüm nedenidir.
Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine (CDC) göre, ABD'de her yıl 610.000 kişi kalp hastalığından ölüyor.
Son aşamalarına ilerledikten sonra, tek tedavi seçeneği kalp naklidir.
Çok az kalp donörü olduğu için hayat kurtaran bir nakil için bekleme süresi uzundur.
Bilim adamları, bir nakil ihtiyacını ortadan kaldırmak veya ertelemek için mevcut kalp dokusunu yamamanın yollarını bulmaya isteklidir.
Örneğin, cerrahlar kalbe bir malzeme yerleştirebilirse, hücreleri desteklemek ve hücresel yeniden düzenlemeyi hızlandırmak için geçici bir iskele oluşturabilir.
Bu sözde kalp dokusu mühendisliğinin bir takım sorunları vardır; Öncelikle bilim adamlarının vücudun reddedemeyeceği bir tür malzeme bulması gerekir. Araştırmacılar zaten bir dizi malzeme ve yöntemi denediler, ancak mükemmel adaylar hastanın vücudundaki hücrelerdir.
Bioink ve kök hücreler
Son yıllarda araştırmacılar, insan dokusunu yapay olarak kopyalamaya yönelik bazı ilerlemeler kaydetti.
İsrail'deki Tel Aviv Üniversitesi'nden bir grup bilim insanı bu çalışmayı bir adım öteye taşıdı ve kalp dokusu mühendisliğini bir sonraki aşamaya taşıdı.
"Bu, ilk kez herhangi bir yerde, hücreler, kan damarları, ventriküller ve odacıklarla dolu bir kalbin tamamını başarılı bir şekilde tasarlayıp basmış oldu."
Baş araştırmacı Prof.Tal Dvir
Bilim adamları, bugüne kadar yapay bir kalbe en yakın şeyi yaratmalarına izin veren çığır açan bir yaklaşım tasarladılar.
İlk adımları hastadan yağlı doku biyopsisi almaktı; daha sonra hücresel materyali hücresel olmayan materyalden ayırdılar.
Araştırmacılar, yağlı doku hücrelerini, bir kalp büyümesi için gerekli hücre tiplerine dönüşebilen pluripotent kök hücreler olacak şekilde yeniden programladılar.
Hücresel olmayan malzeme, glikoproteinler ve kolajen gibi yapısal bileşenlerden oluşur; bilim adamları bunları bir "biyolojik bağlantıya" dönüştürmek için değiştirdiler.
Daha sonra bu bioink'i kök hücrelerle karıştırdılar. Hücreler, bilim adamlarının kan damarları da dahil olmak üzere kalp yamaları oluşturmak için kullanabilecekleri kalp veya endotel hücrelerine (kan damarlarını hizalayan) farklılaştı.
Yöntemlerini dergide yayınlanan yeni bir makalede ayrıntılı olarak açıklıyorlar. İleri Bilim.
"Bir tavşanın kalbinin büyüklüğü"
“Bu kalp, insan hücrelerinden ve hastaya özel biyolojik materyallerden yapılmıştır. Sürecimizde bu materyaller, karmaşık doku modellerinin 3B baskısı için kullanılabilen şekerlerden ve proteinlerden yapılan maddeler olan bioinkler olarak hizmet ediyor ”diyor Prof. Dvir.
Şöyle devam ediyor: “İnsanlar geçmişte bir kalbin yapısını 3 boyutlu yazdırmayı başardılar, ancak hücrelerle veya kan damarlarıyla değil. Sonuçlarımız, gelecekte kişiselleştirilmiş doku ve organ replasmanı mühendisliği yaklaşımımızın potansiyelini gösteriyor. "
Bilim adamları, tekniklerinin potansiyelini göstermek için, kan damarları ve hücrelerle dolu küçük ama anatomik olarak hassas bir kalp yarattılar.
Prof. Dvir, "Bu aşamada, 3B kalbimiz küçük, bir tavşanın kalbi büyüklüğünde," diyor. "Ancak daha büyük insan kalpleri aynı teknolojiye ihtiyaç duyar."
Bu teknolojinin hala kalp nakillerinin yerini alabilmekten çok uzak olduğunu belirtmekte fayda var. Bu, oldukça büyük bir adım olsa da, yoldaki başka bir adımdır.
Prof. Dvir'in dediği gibi bir sonraki önemli görev, onlara kalp gibi davranmayı öğretmektir; “basılı kalbi daha da geliştirmeleri gerektiğini açıklıyor. Hücrelerin bir pompalama yeteneği oluşturması gerekir; şu anda sözleşme yapabilirler, ancak birlikte çalışmaları gerekiyor. "
"Umudumuz," diye devam ediyor, "başarılı olacağız ve yöntemimizin etkinliğini ve kullanışlılığını kanıtlayacağız."
Önümüzde hala uzun bir yol var, ancak araştırmacılar ne kadar ilerledikleri konusunda heyecanlılar.
"Belki 10 yıl içinde dünyanın en iyi hastanelerinde organ yazıcıları olacak ve bu prosedürler rutin olarak uygulanacak."
Prof. Tal Dvir
