Канадский ученый разработал уникальный метод печати трехмерных «заплаток» для сердца, поврежденного в результате инфаркта
Ученый из Университета Саскачевана Мохаммед Изадифар (Mohammad Izadifar) говорит, что он смог объединить медицину и технику, чтобы разработать способ восстановления поврежденного сердца. «Проблема всех людей, перенесших инфаркт, заключается в том, что сердце не может восстановить само себя после повреждения, полученного из-за сердечного приступа», — рассказал Изадифар.
Он смог доказать,
что распечатанные при помощи 3D-принтера человеческие клетки, которые он назвал
«сердечной заплаткой», могут начать расти и развиваться, закрывая собой дефект
сердечной мышцы.
Как увидеть заплатку?
Метод уже был опробован на мышах. Сложность заключалась в том, что после
имплантации у лабораторных мышей сердечная заплатка невидима для обычной
медицинской визуализации. Для того чтобы следить за ходом заживления, Изадифар
разработал метод рентгеновской визуализации. На снимках, полученных при помощи
методики, разработанной в национальном исследовательском центре Canadian Light
Source (CLS), показаны трехмерные изображения сердца с человеческими клетками,
расположенными в виде нитей шириной 200 микрон, причем расстояние между каждой
нитью составляет 400 микрон. Изадифар говорит, что ключом к печати живой
человеческой ткани стал поиск подходящей гелевой среды, которая сможет стать
«чернилами» для 3D-принтера, то есть основой для заплатки.
Заплатка из водорослей и стволовых клеток
Для своих экспериментов Мохаммед Изадифар выбрал гидрогель — натуральный гель на
основе водорослей, который является материалом, биосовместимым с человеческим
телом, и не отторгается человеческим организмом после имплантации. К тому же
этот материал биоразлагаем, что очень важно, потому что в определенный момент
после имплантации тело должно начать постепенно растворять гель и избавляться от
него.
«Моя цель — взять стволовые клетки пациента, а затем in-vitro получить из них
клетки сердечной мышцы», — пояснил изобретатель. Затем они помещаются в гелевую
заплатку, которая имплантируется пациенту. Когда ткани сердечной мышцы начинают
растворять гелевую заплатку, модифицированные стволовые клетки разрастаются и
превращаются в плотную ткань сердечной мышцы. Если все работает так, как нужно,
вскоре в новообразовавшиеся ткани начинают прорастать кровеносные сосуды,
снабжающие клетки кислородом.
Важнейший момент процесса создания имплантата, как подчеркнул Изадифар,
заключается в том, чтобы выстроить модифицированные стволовые клетки внутри
гелевой сердечной заплатки таким образом, чтобы обеспечить их плотное соединение
и такую же способность проводить электрический импульс, как у клеток обычной
сердечной мышцы.
«Используя различные структуры трехмерных шаблонов при печати, мы можем
варьировать прочность, проводимость и структуру ячеек заплатки», — рассказал
Изадифар. «Благодаря методу медицинской визуализации, который я разработал в CLS,
мы смогли бы контролировать трехмерное сердцебиение во время процесса
заживления».
Можно ли вырастить сердце целиком?
Можно предположить, что, если методика «сердечных заплаток» будет успешно
опробована на людях, то с ее помощью будет возможно заменять изношенные ткани
сердца, не дожидаясь инфаркта. Это было бы огромным шагом на пути к выращиванию
органов и их частей «в пробирке». Возможно, отдельные мышцы сердца можно будет
вырастить целиком при помощи индивидуально созданного каркаса.
Эксперименты по выращиванию тканей сердечной мышцы успешно проводятся еще с 2007
года, когда биоинженерам из университета Мичигана удалось вырастить в пробирке
кусок мышечной ткани, способный сокращаться.
Удалось ученым создать и работающую модель человеческого сердца, способную
сокращаться точно так же, как это делает обычное живое сердце из мышечных
тканей. В июле 2017 года ученые из Цюриха показали уникальное сердце из
силиконоподобного материала, распечатанное на 3D-принтере. Оно такое же мягкое,
как настоящее человеческое сердце, и имеет точно такую же способность к
сокращениям.
Если удастся совместить все эти методики в одном глобальном эксперименте, то
человечество сможет забыть о донорских органах, просто выращивая сердца для
пересадки в лаборатории по индивидуальным параметрам пациента, нуждающегося в
трансплантации.
Юлия Бондарь
Источник: Medportal.ru