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

Israelische Forscher haben ein kleines menschliches Herz in 3D gedruckt | © Erik Witsoe / Unsplash

Wissenschaftler in Israel gaben heute bekannt, dass sie das erste Herz der Welt mit Zellen und Blutgefäßen in 3D gedruckt haben. Dies könnte ihrer Ansicht nach zu kürzeren Wartelisten für Herztransplantationspatienten und einer Zukunft führen, in der Organdrucker in großen Krankenhäusern an der Tagesordnung sind.

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

"Dies ist das erste Mal, dass irgendjemand ein ganzes Herz mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kammern entwickelt und gedruckt hat", sagte der leitende Autor 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 1 von 3 Todesfällen auf Herzkrankheiten in den USA zurückzuführen ist. Damit ist diese Krankheit die häufigste Todesursache. Heutzutage sind Herztransplantationen die einzige Option für Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz. Daher könnte die Entwicklung für diejenigen, die auf ein neues Herz warten, eine höhere Verfügbarkeit bedeuten.

Um das Herz zu entwickeln, nahmen die Wissenschaftler eine Biopsie des Fettgewebes des Patienten. Dann verwendeten sie Zellmaterialien im Gewebe, um sie zu unreifen Stammzellen umzuprogrammieren und sie in Herzmuskelzellen oder Zellen zu differenzieren, die sich in der Auskleidung der Blutgefäße 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 Herzflecken - die zur Reparatur eines Herzens verwendet werden können - und dann ein vollständiges 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 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 stellt fest, dass, obwohl das Herz der Größe eines Kaninchens ähnelt, größere menschliche Herzen die gleiche Technologie benötigen. Er sagte, die Verwendung von "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 aufweisen wie das Gewebe des Patienten. Hier können wir einen einfachen Ansatz für 3D-gedruckte dicke, vaskularisierte und perfundierbare Herzgewebe beschreiben, die den immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Eigenschaften des Patienten vollständig entsprechen “, sagte er.

Als nächstes wird das Team von Dvir die gedruckten Herzen anweisen, 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 verpflanzen.

"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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