Ljudsko srce s krvnim sudovima po prvi puta uspješno 3D-isprintano od pacijentovog tkiva
U online izdanju časopisa Advanced Science danas su (15. travnja) objavljeni rezultati vrlo značajnog biomedicinsko-tehnološkog uspjeha tima naučnika sa Sveučilišta u Tel Avivu (TAU): 3D-tehnologijom je po prvi puta u povijesti uspješno “otisnuto” potpuno vaskularizirano ljudsko srce korištenjem pacijentovih vlastitih stanica i bioloških materijala.
Do sada su znanstvenici koji se bave regenerativnom medicinom – znanošću koja kombinira biologiju i tehnologiju – uspješno tiskali samo jednostavna tkiva bez pripadajućih krvnih žila. Ovo je prvi puta da su znanstvenici i tehnolozi udruženim snagama uspješno osmislili, dizajnirali i ispisali cijelo srce posve izgrađeno od živućih srčanih stanica, krvnih žila i komora.
Profesor Tal Dvir s Fakulteta molekularne stanične biologije i biotehnologije ističe blisku suradnju svoje ustanove sa stručnjacima Zavoda za znanost i inženjerstvo materijala, Centra za nanoznanost i nanotehnologiju i Centra za regenerativnu biotehnologiju Sagol.
3D-srce je u potpunosti individualizirano, izrađeno od živih stanica i bioloških materijala uzetih od pacijenta. U postupku printanja srca te stanice i materijali služe kao “biološka tinta” koja se koristi za 3D-ispisivanje složenog modela organa izgrađenog od tkiva i krvnih žila.
Tehnološki, proces printanja srca počinje biopsijom, uzimanjem uzorka masnog tkiva pacijenta. Iz tog uzorka se prvo razdvaja funkcionalni, stanični dio tkiva od građevnog, nestaničnog. Potom se stanice tehnikama genskog inženjeringa reprogramiraju tako da postanu pluripotentne matične stanice, a nestanični dio (ekstracelularni matriks, ECM), koji je trodimenzionalna mreža izvanstaničnih makromolekula kolagena i glikoproteina se prerađuje su u personalizirani hidrogel koji se koristi kao “tinta za tisak”.
Bio-CAD/CAM programi i funckionalnost kopije
Hidrogelom se u 3D-bioprinteru „ispisuje“ strukturalna građa srca, prethodno dizajnirana u računalnom bio-CAD/CAM programu, a u taj kolagensko-glikoproteinski „kostur“ se ubacuju pacijentove matične stanice.
Nakon nasađivanja na hidrogelnu „armaturu“, matične stanice su učinile ono što matične stanice i trebaju činiti: diferencirale su se – i to u kardiomiocite (srčane mišićne stanice) i u endotel (epitelne stanice), uzajamno se povezujući u živuću strukturu srčanog mišića prožetog krvnim kapilarama i žilama. Krajni rezultat je cijelo, anatomski normalno građeno srce koje je potpuno biološki kompatibilno s pacijentom od kojega je uzet početni biopsijski uzorak tkiva.
Do sada su biotehnološki timovi u svijetu uspješno 3D-printali anatomski korektan oblik ljudskog srca od bioloških materijala, ali ne sa živim stanicama ili krvnim žilama. Iako je ovo prvo 3D-srce maleno (veličine zečjeg), anatomski je potpuna kopija ljudskog, što je dokaz potencijala za daljnji razvoj inženjeringa personalizirane zamjene organa. Načelno nema prepreka za printanje ljudskog srca u prirodnoj veličini, jer su za to potrebni isti biološki materijali i identična biotehnologija.
Korištenje “autohtonih” materijala specifičnih za pacijenta ključno je za uspješan inženjering biokompatibilnih tkiva i organa. Biokompatibilnost projektiranih materijala uklanja rizik od odbacivanja implantata, što često ugrožava uspjeh transplantacijskog liječenja. U idealnom slučaju, biomaterijali bi trebali posjedovati iste biokemijske, mehaničke i topografske osobine vlastitog tkiva pacijenta. A ovo 3D-printano srce posjeduje upravo te osobine.
Kada postignu sinhronizitet kontrakcija, sljedeći korak istraživačkog tima je transplantacija 3D-tiskanog srca na laboratorijskim životinjskim modelima. A potom…? Prof. Dvir je optimističan: “Posve je moguće da će za desetak godina u bolnicama širom svijeta postojati tiskare organa, a postupci 3D-izrade biološki kompatibilnih organa individualno prilagođenih pacijentu će biti provođene kao rutinski postupci.”
Izvor: Bug.hr
