В Израиле «нашли путь» к 3D-сердцу

Созданному на принтере 3D-сердцу предстоит вырасти до размера человеческого. Ученые Тель-Авивского университета напечатали на принтере  целое, но крошечное 3D-сердце  из тканей человека . Сегодня оно по размерам равно сердцу кролика, и уже на этом этапе может подойти маленькому зверьку. 

Научить 3D-сердце биться

Печать 3D-сердца занимает всего три-четыре часа. Затем около месяца ему требуется на  процесс «созревания». Ведь новый орган состоит из очень молодых клеток, которым необходимо «научиться» взаимодействовать друг с другом и выполнять насосную функцию, а попросту – биться. Для этого 3D-сердце помещают в биологический реактор. Это система, которая поддерживает биологически активную среду— чтобы клетки оставались живыми.  

Ученые утверждают, что в ближайший год или два начнут  тесты на кроликах и крысах. А в ближайшие 10 лет в лучших больницах по всему миру установят 3D-принтеры для печати органов пациентов. 

3D революция в медицине

По данным Всемирной Организации Здравоохранения, в 2016 году от сердечно-сосудистых заболеваний умерло около 17,9 миллиона человек. Сегодня трансплантация сердца это единственное спасение для пациентов на последней стадии заболевания. Многим из них приходится годами ждать  доноров. 3D-печать даст шанс безнадежно больным и проложит дорогу к революции в области пересадки сердца и других тканей и органов.  

«Использование материалов пациента — ключ к удачной трансплантации. – Говорит доцент факультета Молекулярной микробиологии и Биотехнологии Тель-Авивского университета, профессор Таль Двир. – Биосовместимость вживленных тканей и органов позволяет свести к минимуму риск отторжения. В идеале, биоматериал должен обладать теми же биохимическими, механическими и топографическими свойствами, что и ткани пациента. Наши результаты демонстрируют простой подход к 3D-печати плотных тканей, способных формировать кровеносные сосуды и тканей сердца, пропускающих жидкость. Они полностью соответствуют биохимическим и анатомическим свойствам пациента.»

Первый имплант из клеток человека

В ноябре прошлого года в лаборатории Тель-Авивского университета команда под руководством профессора Таля Двира создала первый полностью персонализированный тканевой имплант, состоящий из клеток и биоматериала пациента. «Мы сделали  гидрогель из материалов биопсии, и дифференцировали  клетки жировой ткани в различные типы клеток.» – рассказывает  профессор Двир. 

Уже  существующий  метод тканевой инженерии, используется  в регенеративной медицине.  Здесь тоже берут  клетки пациента, но культивируют их в биоматериал, полученный из растений или животных, после чего клетки собирают в функциональную ткань. После такой трансплантации возможна иммунная  реакция , что может привести к отторжению пересаженного органа. Из-за  этой  угрозы пациентам часто требуется лечение имммунодепрессантами, которые могут ухудшить общее состояние организма. Новый метод позволит  снизить эти риски.

Чернила для 3D-сердца

Учеными уже предпринимались попытки создать на 3D-принтере структуру сердца, но без клеток или кровеносных сосудов. –  говорит профессор Таль Двир. – Нам первым  удалось  спроектировать и напечатать целое сердце с кровеносными сосудами, желудочками и камерами.»

Процесс выглядел следующим образом: у пациента взяли часть жировой ткани, после чего разделили клеточные и а-клеточные материалы. Клетки  перепрограммировали  в  стволовые, чтобы дифференцировать их в клетки сердца . В это время внеклеточный матрикс (ECM), трехмерная сетка внеклеточных макромолекул, таких как коллаген и гликопротеин, были преобразованы в гидрогель, который стал  своеобразными «чернилами». Затем дифференцированные клетки были смешаны с био-чернилами и использованы для 3D-печати  иммунно-совместимого  с пациентом целого маленького сердца.  

Сколько стоит 3D-сердце

Благодаря открытию израильских ученых у человечества появилась надежда. Но несмотря на столь значимые достижения, индустрия 3D-печати еще находится на начальных этапах своего развития. Не так просто «напечатать» человеческое 3D-сердце со всеми клетками и кровеносными сосудами. Это орган с очень сложным строением, и получить необходимое количество клеток весьма проблематично.

По словам ученых, создание сердца в лабораторных условиях стоит  несколько тысяч шекелей, а когда  технология будет поставлена на поток, эта цена в разы  возрастет.   

Наталья Гужвинская, Тель-Авив