Nasze magazyny
Eksperyment przeprowadzono z udziałem świń, których serce jest bardzo zbliżone pod względem budowy i wielkości do ludzkiego. Najpierw pobrano od nich potrzebną do badania tkankę tłuszczową z sieci większej, czyli fragmentu otrzewnej, która niczym fartuszek osłania jelita. Następnie wyodrębniono z niej dwie frakcje: komórkową i macierz pozakomórkową.
Wyizolowane komórki przeprogramowano tak, aby odzyskały właściwości komórek macierzystych, które mają unikalną zdolność do przekształcenia się w każdą komórkę naszego ciała. Na kolejnym etapie zróżnicowano je na komórki mięśnia sercowego i komórki śródbłonka naczyń krwionośnych. Z kolei z macierzy komórkowej, w której obecne są kolagen i glikoproteiny, stworzono hydrożel będący nośnikiem dla komórek macierzystych.
Drukowanie
Hydrożel posłużył naukowcom jako swoisty tusz do druku. Początkowo udało się wydrukować niewielkie fragmenty mięśnia sercowego wraz z naczyniami krwionośnymi. Otrzymane w ten sposób tkanki wszczepiono następnie do otrzewnej szczurom i po tygodniu je zbadano. Okazało się, że komórki mięśnia sercowego wydłużyły się i odpowiednio ułożyły względem siebie, a w ich wewnętrznej strukturze pojawiły się włókna odpowiedzialne za kurczliwość mięśni.
Świadczyło to o tym, że tkanka żyła, rozwijała się i specjalizowała w kierunku wytworzenia w pełni funkcjonalnego mięśnia sercowego. W kolejnej fazie eksperymentu pobrano tkankę tłuszczową od ochotników i wydrukowano tkankę ludzką. Miała ona wszystkie cechy unaczynionego mięśnia sercowego. Ukoronowaniem eksperymentu było wydrukowanie całego ludzkiego serca, co izraelscy naukowcy ogłosili światu w czerwcu 2019 r. na łamach renomowanego czasopisma naukowego "Advanced Science".
Pierwsze drukowane w technologii 3D ludzkie serce stworzono w miniaturze i miało ono wielkość serca królika. Niewątpliwym sukcesem jest to, że naukowcom udało się uzyskać serce czterojamowe, ze wszystkimi głównymi naczyniami krwionośnymi, którego Stuxstruktura tkankowa była zróżnicowana podobnie jak w prawdziwym sercu. Wydrukowany narząd kurczył się, jednak mięśnie nie działały synchronicznie. Naukowcy skupią się więc teraz na tym problemie.
Co przyniesie przyszłość
Zaletą technologii drukowania tkanek jest to, że serce z drukarki, wytworzone z komórek chorego, będzie do niego dopasowane pod względem immunologicznym, co praktycznie do zera zredukuje ryzyko odrzucenia przeszczepu. Również wielkość serca będzie można dopasować do potrzeb pacjenta, dzięki czemu ulegnie wyeliminowaniu jedna z dwóch poważnych przeszkód utrudniających rozwój transplantologii, którą jest, obok niezgodności tkankowej, odpowiednia wielkość organu dawcy.
Naukowcy mają również nadzieję, że drukowanie narządów rozwiąże problem przeszczepów u małych dzieci, które bardzo długo czekają w kolejce po pasujący organ. Drukować będzie można też fragmenty serca, by zastąpić nimi zarówno brakujące części tego organu, np. przegrodę międzykomorową, jak i zniszczone wskutek zawału. Naukowcy prowadzą kolejne eksperymenty, mające na celu stworzenie takiego nośnika dla komórek macierzystych, który umożliwi drukowanie serca odpowiadającego wagowo ludzkiemu sercu - obecnie stosowany sprawdził się tylko na mniejszych modelach.
Kolejnym krokiem będzie skłonienie komórek wydrukowanego organu do kurczenia się w sposób synchroniczny, odpowiadający czynności zdrowego serca. Tylko wtedy sztucznie wytworzony narząd będzie mógł przejąć funkcje prawdziwego serca i pompować prawidłowo krew. Jeśli się to uda, eksperyment wejdzie w kolejną fazę i wydrukowane serce zostanie wszczepione zwierzętom. Izraelscy naukowcy są optymistami i zakładają, że za rok obwieszczą sukces doświadczeń na zwierzętach, a wydrukowane narządy ludzie otrzymają za mniej więcej 10 lat1.
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.201900344
Tekst: Kamila Makowska-Serkis
