Исследователи из Тель-Авивского университета создали первое в мире васкуляризованное (то есть пронизанное кровеносными сосудами) сердце, используя человеческие биологические материалы и технологию трёхмерной печати.
Это достижение является крупным медицинским прорывом. Специалисты, напомним, уже умеют печатать ткани из разных типов клеток и кровеносных сосудов, однако в данном случае речь идёт о создании целого органа.
"Это первый случай, когда кто-либо где-либо успешно спроектировал и напечатал целое сердце, состоящее из клеток, кровеносных сосудов, желудочков и камер", – говорит руководитель нового исследования профессор Тал Двир (Tal Dvir). – Это сердце сделано из человеческих клеток и специфичных для пациента биологических материалов. Эти материалы служат биочернилами, веществами из сахаров и белков, которые можно использовать для 3D-печати сложных [структур] из тканей".
По словам Двира, на данном этапе его команда создала трёхмерное человеческое сердце, правда, размером с сердце кролика. По той же технологии в будущем можно будет печатать человеческие сердца в натуральную величину – полностью функциональные и подходящие для трансплантации.
Чтобы создать такой орган, необходимо взять у пациента биоспию жировой ткани, а затем разделить клеточные и неклеточные структуры.
Клетки перепрограммируются в плюрипотентные стволовые клетки (которые могут дифференцироваться во все типы клеток). Тем временем внеклеточный матрикс, состоящий в основном из коллагена и других гликопротеинов, превращается в гидрогель, служащий "чернилами" для печати.
После смешивания с гидрогелем клетки дифференцируются в сердечные или эндотелиальные (выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов и сердечных полостей). В результате получаются два типа "биочернил", из которых слой за слоем печатается сердце.
При этом важно, что для создания нового органа используются собственные клетки пациента. В будущем это обеспечит иммуносовместимость при последующей трансплантации. Иными словами, вероятность того, что пересаженный орган защитная система организма примет за опасный чужеродный объект, будет крайне небольшой.
"Биосовместимость имеет решающее значение для устранения риска отторжения имплантата, который ставит под угрозу успех таких процедур. В идеале биоматериал должен обладать такими же биохимическими, механическими и топографическими свойствами, как и собственные ткани пациента. Здесь мы можем сообщить о простом подходе к 3D-печати васкуляризированных и перфузируемых тканей сердца, которые полностью соответствуют иммунологическим, клеточным, биохимическим и анатомические свойствам пациента", – говорит профессор Двир.
В настоящее время его команда планирует культивировать печатные сердца в лаборатории и "учить их вести себя как сердца" (пока что они сокращаются, но не обеспечивают "насосную" функцию). Затем учёные проведут ряд операций по пересадке 3D-печатных сердец модельным животным.
"Возможно, через десять лет в лучших больницах мира появятся принтеры для печати органов, и такие процедуры будут проводиться регулярно", – надеется Тал Двир.
Следует отметить, что при некоторых сердечно-сосудистых заболеваниях трансплантация является единственным шансом на спасение пациентов. Однако медики часто сталкиваются с нехваткой донорских органов. Ожидание может стоит пациенту жизни, да и те органы, что есть в наличии, не всегда соответствуют конкретным требованиям.
Новая методика поможет решить эту проблему и обеспечить персонализированную помощь каждому отдельному пациенту.
Научная статья с более подробным описанием этой прорывной работы опубликована в журнале Advanced Science.
Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали о создании первого "сердца-на-чипе" со встроенными датчиками и том, как учёные вырастили из живых клеток биоинженерные сердечные клапаны и идеальные кровеносные сосуды. Также напомним о новом 3D-принтере, который создаёт сахарные "каркасы" для искусственных органов.
