Zum ersten Mal auf der Welt druckten israelische Wissenschaftler ein lebendiges Herz

Gedrucktes lebendiges Herz

Die Zukunft ist schon da, sie lebt und schlägt. Wissenschaftler der Universität Tel Aviv druckten das weltweit erste dreidimensionale Herz mit Blutgefäßen mit personalisierter "Tinte" aus Kollagen, einem Protein, das Zellstrukturen unterstützt, und anderen biologischen Komponenten.

Über diesen außergewöhnlichen Durchbruch berichteten Wissenschaftler, Professor Tal Dvir , Dr. Assaf Shapira von der Fakultät für Naturwissenschaften der TAU und Nadav Nur, sein Doktorand, in der Zeitschrift Advanced Science .



Das Herz selbst hat die Größe eines Kaninchens und funktioniert immer noch nicht. Dvir stellte fest, dass das „Siegel“ des menschlichen Herzens dieselbe Technologie verwenden wird.

"Wir müssen verbesserte Technologien entwickeln", sagte er. „Die Zellen haben noch keine Pumpfähigkeit entwickelt. Sie mögen jetzt schrumpfen, aber wir brauchen sie, um zusammenzuarbeiten. Wir hoffen, dass wir Erfolg haben und die Wirksamkeit und Nützlichkeit unserer Methode zeigen. “

Mit anderen Worten, der nächste Schritt besteht darin, ein Herz von der Größe eines Nagetierherzens in einem Labor wachsen zu lassen, es zu drucken und zu reifen sowie ein künstliches, aber biologisches Organ zu trainieren, um sich wie ein Herz zu „verhalten“ . Sie müssen auch gedruckte Herzen an Tieren testen, um deren Funktionalität zu testen.



Professor Tal Dvir



Professor Tal Dvir

Die Durchbrüche von Wissenschaftlern in Tel Aviv sind ein Meilenstein in der Wissenschaft der Transplantologie: Gewebe wurden zuvor gedruckt, aber es gab keine Vaskularisation - Blutgefäße - ohne die das normale Funktionieren von komplexem Gewebe unmöglich ist.

Gewebedruck war vorher, aber nur einfache Gewebe ohne Blutgefäße. "Dies ist das erste Mal, dass jemand erfolgreich ein ganzes Herz mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kameras entworfen und gedruckt hat", sagte Dvir.

Zum Beispiel haben Wissenschaftler erfolgreich Knorpel- und Aortenklappengewebe gedruckt, aber das Ziel war es, Gewebe mit Vaskularisation zu erzeugen: Blutgefäße, einschließlich Kapillaren, ohne die Organe nicht überleben können, ganz zu schweigen von der Funktion.

Wissenschaftler in Tel Aviv begannen mit menschlichem Fettgewebe und trennten zelluläre und nichtzelluläre Komponenten. Dann programmierten sie die Zellen neu, um sie in pluripotente Stammzellen umzuwandeln, die dann zu Muskel- oder Endothelzellen werden konnten.

Nichtzelluläre Materialien, einschließlich einer großen Anzahl von Proteinen, wurden zu einem "personalisierten Hydrogel" verarbeitet, das als "Tinte" diente, erklärte Dvir.



Assaf Shapira schaut auf das Siegel des Herzens

Obwohl sich die Technologie noch in einem frühen Stadium befindet, werden Printmedien bereits für Schulungszwecke an medizinischen Fakultäten und mit Ärzten verwendet, um komplexe Operationen zu planen.

Dvir hofft, dass die Technologie transplantierbare Herzen sowie Flecken bei der Regeneration erkrankter Herzen hervorbringen wird.



Das Orgelsiegel besteht aus drei Hauptstufen. Die erste Stufe der Vorbereitung der Druckvorstufe umfasst das Scannen eines Organs, beispielsweise mittels MRT. In der zweiten Stufe wird ein Organ Schicht für Schicht gedruckt, und in der dritten Stufe erfolgt die "Reifung" des gedruckten Organs im Bioreaktor.

Laut WHO sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen die weltweit häufigste Todesursache, und eine Transplantation ist derzeit die einzige Option für Patienten im schlimmsten Fall.

Aber die Anzahl der Spender ist begrenzt und viele sterben in Erwartung. Und Patienten, die Transplantationen erhalten, sterben manchmal aufgrund einer Immunantwort.

Das Herz galt aufgrund seiner großen Komplexität und des Drucks, dem es standhalten musste, als besonders schwierig herzustellen.

Der entscheidende Punkt ist, dass die Verwendung der eigenen Zellen des Patienten die Wahrscheinlichkeit einer Immunreaktion erheblich verringert, erklärte Dvir. Seine größte Hoffnung ist, dass der Organdruck ihre Spende unnötig macht.

"Vielleicht werden in 10 Jahren Drucker und Organe in den besten Krankenhäusern der Welt erscheinen, und diese Verfahren werden regelmäßig", sagte er.

Er sagte auch, dass Krankenhäuser wahrscheinlich mit einfacheren Organen als dem Herzen beginnen.

Referenzen

Israelische Wissenschaftler drucken das erste 3D-Herz der Welt - Haaretz

Israelische Wissenschaftler enthüllen das weltweit erste 3D-gedruckte Herz mit menschlichem Gewebe - The Times of Israel

3D-Druck personalisierter dicker und perfusionsfähiger Herzpflaster und Herzen - Advanced Science