На сегодняшний момент пересадка сердца – единственный метод лечения для терминальной стадии ХСН. Недостаточное количество доноров, иммунологический конфликт между организмом хозяина и донорским сердцем существенно ограничивают возможности современной трансплантологии. Перед современной биоинженерией стоит задача по созданию аутологичных органов, в том числе – сердца или его отдельных частей.
Израильским ученым удалось с помощью 3D печати частично продвинуться в этом направлении. Клетки, полученные методом биопсии из сальника человека, репрограммировали в плюрипотентные, а затем добивались их дифференцировки в миокардиоциты и эндотелиоциты. Полученные клетки смешивали с персонализированным гидрогелем (внеклеточным матриксом), получая «биочернила», которые затем использовались для 3D печати (рисунок 1). Техзадание для 3D печати создавалось на основе анализа МСКТ изображений.
Рисунок 1. Схема эксперимента.
Создавались два принципиальных типа образцов: пласты миокарда с сосудами толщиной порядка 2 мм, линейными размерами 20х14 мм (организация сосудистого русла рассчитывалась математически для оптимальной диффузии кислорода). Сосуды были перфузируемы. Полученные фрагменты тканей были способны проводить электрический сигнал. Теоретически подобные пласты ткани в будущем могут быть использованы в качестве «заплаток» на участки повреждения миокарда. На рис. 2 представлена такая заплатка, пересаженная на сальник крысы (белым обведена граница «заплатки»).
Рисунок 2. «Заплатка» из миокардоподобной ткани.
Также был создан биообразец, повторяющий по форме человеческое сердце со всеми его макроструктурами (на рисунке 3 левые отделы прокрашены красным, правые – синим). Какими-либо функциональными характеристиками, типичными для сердца, этот биообразец не обладал.
Удастся ли в будущем создать полноценно функционирующее сердце с помощью 3D- печати, пока не понятно, однако создаваемые таким образом структуры могут применяться иначе, например, могут быть использованы для тестирования лекарственных препаратов в биохимической среде, уникальной для каждого конкретного человека.
Рисунок 3. Макроструктура, имитирующая сердце человека, созданная с помощью 3D печати.
По материалам:
Noor, N., Shapira, A., Edri, R., Gal, I., Wertheim, L., Dvir, T., 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Adv. Sci. 2019, 1900344.https://doi.org/10.1002/advs.201900344
https://onlinelibrary.wiley.com
Текст: к.м.н. Шахматова О.О.
