Wissenschaftler haben gerade das erste Herz der Welt mit menschlichen Zellen in 3D gedruckt

Israelische Forscher druckten ein kleines menschliches Herz in 3D © Erik Witsoe / Unsplash

Wissenschaftler in Israel gaben heute bekannt, dass sie das weltweit erste Herz mit Zellen und Blutgefäßen in 3D gedruckt haben. Ein Durchbruch, von dem sie glauben, dass er kürzere Wartelisten für Herztransplantationspatienten und eine Zukunft bedeuten könnte, in der Organdrucker in großen Krankenhäusern alltäglich werden.

Während frühere Forscher 3D-gedruckte Herzen haben, fehlten diesen Versionen Blutgefäße. Zum ersten Mal schuf ein Forscherteam der Universität Tel Aviv ein „gedrucktes“ Herz aus menschlichen Zellen.

"Dies ist das erste Mal, dass jemand erfolgreich ein ganzes Herz mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kammern konstruiert und gedruckt hat", sagte der Hauptautor Professor Tal Dvir von der School of Molecular Cell Biology and Biotechnology der Universität Tel Aviv.

Ein Bericht der American Heart Association aus dem Jahr 2018 schätzt, dass Herzkrankheiten in den USA für 1 von 3 Todesfällen verantwortlich sind, was sie zur Haupttodesursache macht. Heutzutage sind Herztransplantationen die einzige Option für Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz. Daher könnte die Entwicklung eine höhere Verfügbarkeit für diejenigen bedeuten, die auf ein neues Herz warten.

Um das Herz zu entwickeln, nahmen die Wissenschaftler eine Biopsie des Fettgewebes der Patienten vor. Dann verwendeten sie zelluläre Materialien im Gewebe, programmierten sie neu, um unreife Stammzellen zu werden, und differenzierten sie in Herzmuskelzellen oder Zellen, die sich innerhalb der Auskleidung von Blutgefäßen und des Herzens befinden. Die extrazelluläre Matrix, die das Verhalten des Gewebes beeinflusst und verschiedene Proteine ​​enthält, wurde als "Hydrogel" oder "Tinte" für den Drucker verwendet. Nachdem die Zellen mit Tinte kombiniert worden waren, bildeten die Forscher Herzpflaster - mit denen ein Herz repariert werden kann - und dann ein komplettes Herz.

„Dieses Herz besteht aus menschlichen Zellen und patientenspezifischen biologischen Materialien. In unserem Prozess dienen diese Materialien als Bioinks, Substanzen aus Zucker und Proteinen, die für den 3D-Druck komplexer Gewebemodelle verwendet werden können “, sagte Professor Dvir. „In der Vergangenheit ist es den Menschen gelungen, die Struktur eines Herzens in 3D zu drucken, jedoch nicht mit Zellen oder Blutgefäßen. Unsere Ergebnisse zeigen das Potenzial unseres Ansatzes für die Entwicklung eines personalisierten Gewebe- und Organersatzes in der Zukunft. “

Dvir merkt an, dass größere menschliche Herzen dieselbe Technologie benötigen, obwohl das Herz in der Größe einem Kaninchen ähnlich ist. Er sagte, die Verwendung der „nativen“ Materialien und Zellen der Patienten habe ihnen geholfen, Gewebe und Organe im „gedruckten“ Herzen zu bilden.

„Idealerweise sollte das Biomaterial die gleichen biochemischen, mechanischen und topografischen Eigenschaften wie das Gewebe des Patienten besitzen. Hier können wir einen einfachen Ansatz für 3D-gedruckte dicke, vaskularisierte und perfusionsfähige Herzgewebe beschreiben, die vollständig den immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Eigenschaften des Patienten entsprechen “, sagte er.

Als nächstes wird das Team von Dvir daran arbeiten, den gedruckten Herzen, die sie entwickeln, beizubringen, wie sie sich wie Herzen verhalten sollen. Mit anderen Worten, die Zellen in den 3D-Herzen müssen besser zusammenarbeiten können, um richtig zu pumpen. Dann werden die Forscher die Herzen in Tiermodelle transplantieren.

"Vielleicht wird es in zehn Jahren Organdrucker in den besten Krankenhäusern der Welt geben, und diese Verfahren werden routinemäßig durchgeführt", sagte Dvir.

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