3D βιοεκτύπωση ανθρώπινων καρδιών που θα εμφυτευτούν σε ζωντανούς χοίρους

Οι μεταμοσχεύσεις οργάνων μπορούν να αποδειχθούν σωτήριες, όμως οι υποψήφιοι ταλαιπωρούνται συνήθως από μακρές λίστες αναμονής και υπάρχει πάντοτε το αρκετά μεγάλο ενδεχόμενο απόρριψης του μοσχεύματος. Σε ένα σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία νέων οργάνων κατά παραγγελία, οι επιστήμονες του Stanford University κατάφεραν να πάρουν άδεια και χρηματοδότηση προκειμένου να ξεκινήσουν πειράματα 3D εκτύπωσης ανθρώπινων καρδιών και εμφύτευσής τους σε ζωντανούς χοίρους.

Όταν τα όργανα ενός ασθενούς αρχίζουν να παρουσιάζουν ανεπάρκεια, συχνά η μόνη επιλογή που απομένει είναι η μεταμόσχευση. Και ενώ αυτό μπορεί να αποδειχθεί σωτήριο για την ζωή τους, δεν είναι μια εύκολη λύση. Οι δωρεές οργάνων είναι σε ανεπάρκεια, πράγμα που σημαίνει ότι πολλοί ασθενείς πεθαίνουν ενώ βρίσκονται σε λίστες αναμονής. Ακόμη και αν βρεθεί συμβατό μόσχευμα, το ανοσοποιητικό σύστημα του λήπτη θα αναγνωρίσει τα κύτταρα του οργάνου ως ξένα και θα τους επιτεθεί, οδηγώντας σε απόρριψη. Τα ανοσοκατασταλτικά μπορούν να το αποτρέψουν αυτό, αλλά αυτό αφήνει τους ασθενείς ευάλωτους σε άλλες ασθένειες.

Η ιδανική λύση θα ήταν να ληφθούν βλαστοκύτταρα από έναν ασθενή και να χρησιμοποιηθούν για την τρισδιάστατη εκτύπωση ενός ολοκαίνουργιου οργάνου. Αυτό όχι μόνο θα μπορούσε να γίνει όποτε χρειάζεται, αλλά επειδή είναι φτιαγμένα από τα ίδια τα κύτταρα του λήπτη, η απόρριψη οργάνων θα μπορούσε να αποτραπεί. Η τεχνολογία που απαιτείται για την υλοποίηση αυτού του σεναρίου εξελίσσεται σταθερά τα τελευταία χρόνια, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας εκτύπωσης αιμοφόρων αγγείων σε αυτούς τους ιστούς.

Τώρα, έχει γίνει ένα σημαντικό βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση. Μια ομάδα επιστημόνων στο Stanford έχει λάβει ομοσπονδιακό συμβόλαιο ύψους 26,3 εκατομμυρίων δολαρίων από την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων για την Υγεία (ARPA-H) των ΗΠΑ, με στόχο τη βιοεκτύπωση λειτουργικών ανθρώπινων καρδιών και την εμφύτευσή τους σε ζωντανούς χοίρους, για να δοκιμαστεί η βιωσιμότητα μιας τέτοιας διαδικασίας.

Όπως δήλωσε ο Mark Skylar-Scott, εκ των ερευνητών της ομάδας,

Πρόκειται πραγματικά για μια δύσκολη προσπάθεια, αλλά οι πρώτες ύλες για τη βιοεκτύπωση ενός πλήρους και πολύπλοκου ανθρώπινου οργάνου είναι τώρα έτοιμες για να το επιχειρήσουμε. Με την αγγείωση έρχεται η ικανότητα να φτιάξουμε μεγάλους και παχείς ιστούς που μπορούν να εμφυτευτούν και να επιβιώσουν. Έτσι αρχίζει η εποχή της βιοκατασκευής οργάνων.

Η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει μια αυτοματοποιημένη βάση βιολογικών αντιδραστήρων για την ανάπτυξη όλων των τύπων κυττάρων που απαιτούνται για την παραγωγή μιας ανθρώπινης καρδιάς, συμπεριλαμβανομένων των κοιλιακών και κολπικών καρδιομυοκυττάρων, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη συστολή της καρδιάς κατά τη διάρκεια του παλμού της, των κομβικών κυττάρων που παράγουν ηλεκτρικά σήματα και δρουν ως φυσικοί ρυθμοδότες, των κυττάρων που σχηματίζουν τις ίνες Purkinje, οι οποίες διοχετεύουν αυτά τα ηλεκτρικά σήματα, των λείων μυϊκών κυττάρων, των ανοσοποιητικών κυττάρων που ονομάζονται μακροφάγα και των ενδοθηλιακών κυττάρων στα αιμοφόρα αγγεία. Αυτά τα κοκτέιλ κυττάρων θα μπορούσαν στη συνέχεια να τροφοδοτηθούν σε έναν βιοεκτυπωτή για να λειτουργήσουν ως “μελάνι” για την τρισδιάστατη εκτύπωση πλήρως λειτουργικών ανθρώπινων καρδιών.

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτοί οι βιοαντιδραστήρες θα είναι σε θέση να παράγουν αυτά τα διάφορα κύτταρα κατά δισεκατομμύρια, αρκετά για να εκτυπώνουν μια καρδιά κάθε δύο εβδομάδες. Αυτές οι καρδιές θα περάσουν από το εργαστήριο για να βελτιστοποιηθούν και να είναι έτοιμες για ενδεχόμενες δοκιμές σε ζωντανούς χοίρους, όπου ευελπιστούμε πως θα είναι σε θέση να κρατήσουν τα ζώα στη ζωή.

Θα χρησιμοποιήσουμε αυτούς τους τεράστιους αριθμούς κυττάρων για να εξασκηθούμε, να μάθουμε όλους τους κανόνες σχεδιασμού της καρδιάς και να βελτιστοποιήσουμε τη βιωσιμότητα και τη λειτουργία σε κλίμακα ολόκληρης της καρδιάς για ενδεχόμενη εμφύτευση σε χοίρο.

Ενώ η ομάδα ελπίζει ότι τα πειράματα σε χοίρους θα είναι δυνατά μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, απέχουμε πολλά χρόνια για να γίνουν αντίστοιχες δοκιμές σε ανθρώπους. Ωστόσο, αυτές οι δοκιμές αποτελούν μια αναγκαία μελέτη απόδειξης της έννοιας στο δρόμο προς τη βιοεκτύπωση νέων οργάνων από τα δικά μας κύτταρα.

[via]

^*Ακολουθήστε το Techgear.gr στο Google News για να ενημερώνεστε άμεσα για όλα τα νέα άρθρα!