Насколько мы близки к 3D-печати человеческого сердца
Ученые объявили, что впервые в истории им удалось напечатать орган с помощью 3D, успешно пересадить его в организм животного и заставить функционировать.
На прошлой неделе ученые объявили о том, что впервые в истории им удалось напечатать орган с помощью 3D, успешно пересадить его в организм животного и заставить функционировать. Если вы считаете, что это неимоверная новость, то мы с вами согласны.
В течение многих лет ученые пытались добиться успеха в 3D-печати «живой» ткани, но она получалась слишком слабой, неустойчивой и маленькой по размеру, чтобы имплантировать ее в организм человека или животного. Также не удавалось получить ткань, которая бы оставалась «живой» достаточно долго, чтобы интегрироваться с телом и кровеносной системой. Из-за этих препятствий некоторые ученые сомневаются, что печатные органы для человеческого организма когда-либо станут чем-то большим, нежели научной фантастикой.
Однако сейчас исследователи Института регенеративной медицины Wake Forest сообщают, что им удалось продержать «живим» ухо мышонка в течение двух месяцев. И ухо не просто выжило, оно сформировало новую хрящевую ткань и кровеносные сосуды, что является признаком успешной интеграции с телом мыши.
Руководящий принцип, который стоит за 3D-печатными органами, заключается в том, что если правильный тип клетки поместить в нужное место, дальше природа сделает все сама. Различные типы клеток начинают компонироваться, а затем соединяются вместе самостоятельно. Еще в 2007 году профессор Университета Миссури распечатал несколько типов клеток сердца цыпленка, используя гель для их соединения. С момента, когда клетки в конце концов скомпонировались и начали пульсировать, стартовала гонка печати первого полностью функционирующего человеческого органа.
С тех пор исследователи начали печатать разные виды человеческих тканей: почки, печень, также впервые в истории были напечатаны искусственные клетки бьющегося человеческого сердца. Ткани с клеток сердца и почек отличаются своей сложностью. Почечная ткань, например, состоит из трех различных видов клеток. Ее печать – это шаг на пути к созданию еще более сложных тканей, и, в конечном итоге, целых органов.
С помощью 3D-принтера исследователи «печатают» органы, используя живые клетки в качестве «чернил» и наслаивая их на точные модели, оставляя пространство для формирования органов.
Но живые ткани очень сложные. До сих пор ткань, которая была напечатана посредством 3D, обычно отмирала довольно быстро. Существующие 3D-принтеры не могут создавать структуры, которые получались бы достаточно большими и сильными для поддержки ткани. Оказывается, получить мягкий гель на водной основе для внедрения в клетки, чтобы они не расползались, очень сложно.
Исследователи Wake Forest полагают, что они решили эту проблему. Их процесс печати включает в себя биоразлагаемый, пластикоподобный материал, который обеспечивает сильную, долговременную внешнюю структуру для поддержки клеток во время их формирования. Исследователи также оптимизировали «чернила», которые соединяют клетки через крошечные каналы, посредствам которых из организма к печатному органу доставляются питательные вещества и кислород, поддерживая его в живых, пока он не начнет формировать свои собственные кровеносные сосуды.
По словам доктора Энтони Атала, директора Института регенеративной медицины Wake Forest, новый принтер сможет произвести стабильную ткань любого размера или формы с помощью КТ и МРТ для создания человеческих органов. «С дальнейшим развитием, – отметил Атала в заявлении, – эта технология потенциально может быть использована для печати живых тканей и органов для хирургической имплантации».
Согласно исследовательской статье Wake Forest в журнале Nature Biotechnology, ученые успешно напечатали ухо, кости и мышечные структуры, а затем имплантировали их под кожу мышей и крыс. Два месяца спустя уши сохранили свою форму и образовали хрящевую ткань. Что касается мышц, исследователи обнаружили, что всего через несколько недель после операции мышечный имплантат стимулировал образование нервов у крыс. Костные имплантаты, которые были напечатаны с использованием стволовых клеток человека, способствовали формированию системы кровеносных сосудов.
Подключение 3D-напечатанных тканей к функционирующим кровеносным сосудам в организме может стать самым важным шагом к созданию функциональных искусственных органов для человека. Это означает, что создание таких органов, которые могли бы функционировать в организме в течение длительного срока, осуществимо с технологической точки зрения. Исследователи сообщили, что их следующий шаг будет заключаться в печати более сложных органов.
«Они смогли получить большие конструкции, которые в контексте имплантации поддерживали свою жизнеспособность достаточно долго, чего не просто достичь, – подчеркнул Грани Гордана Вуньяк-Новакович, биомедицинский инженер из Колумбийского университета. –Это очень важное исследование, которое убедительно демонстрирует тот факт, что ткани можно получать в лабораторных условиях».
Но 3D-печатные органы еще не совсем готовы к трансплантации в человеческий организм. С одной стороны, органы необходимо мониторить дольше, чтобы убедиться, что они в конце концов не отмирают и не гниют, и проследить, насколько хорошо они функционируют в организме с течением времени.
Цель трехмерной печати не только в создании новой печени для пациента, который уже много лет находится в национальном списке трансплантации. Но и в создании индивидуальных органов правильного размера и формы по отношению к пациенту, которые будут выращены из его собственных клеток для того, чтобы организм не отверг такой орган.
По материалам: huffingtonpost.com
Переведено: smileexpo.ru
