Израильские учёные впервые в мире напечатали бионическое сердце

18.04.2019

Напечатанное бионическое сердце

Будущее уже здесь, оно живо и бьётся. Учёные из Тель-Авивского Университета напечатали первое в мире трехмёрное сердце с кровеносными сосудами, используя персонализированные «чернила» из коллагена, белка, который поддерживает клеточные структуры, и иных биологических компонент.

Об этом необычайном прорыве сообщили учёные профессор Таль Двир, доктор Ассаф Шапира из факультета естественных наук ТАУ и Надав Нур, его докторант, в журнале Advanced Science.

Само сердце размером с кроличье, и оно ещё не работает. Двир заметил, что «печать» человеческого сердца будет использовать такую же технологию.

«Нам нужно развивать улучшенную технологию», – сказал он. «Клетки ещё не сформировали насосную способность; в настоящее время они могут сокращаться, но нам нужно, чтобы они работали вместе. Мы надеемся, что мы добьёмся успеха и покажем эффективность и пользу нашего метода».

Иными словами, следующим этапом является выращивание сердца размером с сердце грызуна в лаборатории, его печать и вызревание, а также обучение искусственного, но биологического органа, «вести себя» как сердце. Ещё нужно испытать напечатанные сердца на животных, чтобы проверить их функциональность.

Профессор Таль Двир

Прорывы учёных в Тель-Авиве являются вехой в науке трансплантологии: ткани печатали и раньше, но в них отсутствовала васкуляризация – кровеносные сосуды – без которых нормальное функционирование сложной ткани невозможно.

Печать тканей была и раньше, но лишь простых тканей без кровеносных сосудов. «Это первый случай, когда кто-либо успешно спроектировал и напечатал целое сердце с клетками, кровеносными сосудами, желудочками и камерами», – сказал Двир.

Например, учёные успешно печатали ткани хряща и аортального клапана, но цель заключалась в том, чтобы создать ткани с васкуляризацией: кровеносные сосуды, включая капилляры, без которых органы не могут выжить, не говоря уже о функционировании.

Тель-авивские учёные начали с жировой ткани человека и разделили клеточные и неклеточные компоненты. Затем они перепрограммировали клетки, чтобы они превратились в плюрипотентные стволовые клетки, которые затем могли бы стать мышечными или эндотелиальными клетками.

Неклеточные материалы, включая большое количество белков, были переработаны в «персонализированный гидрогель», который служил «чернилами», – пояснил Двир.

Ассаф Шапира смотрит на печать сердца

Хотя технология все ещё находится на раннем этапе, печатные органы уже используются в учебных целей в медицинских школах и у врачей в целях планирования сложных операций.

Двир надеется, что технология позволит произвести сердца, пригодные к трансплантации, а также заплатки в регенерации больных сердец.

Печать органа состоит из трёх главных этапов. Первый, этап допечатной подготовки, включает сканирование органа, например, при помощи МРТ. На втором этапе печатается орган, слой за слоем, а на третьем этапе происходит «вызревание» печатного органа в биореакторе.

По информации ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания являются главной причиной смерти в мире, и в настоящее время трансплантация является единственным вариантом у пациентов в худших случаях.

Но количество доноров ограничено, и многие умирают в ожидании. А пациенты, получившие трансплантаты, порой умирают из-за иммунной реакции.

Сердце считалось особенно сложным в изготовлении из-за его большой сложности и давления, которое ему нужно выдерживать.

Ключевым моментом является то, что использование собственных клеток пациента значительно снижает вероятность иммунной реакции, пояснил Двир. Его самая большая надежда на то, что печать органов сделает их пожертвование излишним.