Вчені надрукували на 3D-принтері працюючий серцевий насос зі справжніх людських клітин

В ході нового революційного дослідження співробітники лабораторії Університету Міннесоти надрукували на 3D-принтері працюючий серцевий насос, що складається з живих людських клітин. Відкриття може мати велике значення для вивчення і лікування захворювань серця.

Раніше вчені вже намагалися надрукувати на 3D-принтері кардіоміоцити, або клітини серцевого м'яза, які були отримані з так званих плюрипотентих стовбурових клітин людини. Плюрипотентні стовбурові клітини - це клітини, здатні розвинутися в будь-який тип клітин в організмі. Дослідники планували перепрограмувати ці стовбурові клітини в клітини серцевого м'яза, а потім використовувати спеціалізовані 3D-принтери для друку їх в тривимірній структурі, званій позаклітинним матриксом. Проблема полягала в тому, що вчені не могли досягти щільності клітин, необхідної для функціонування серцевого м'яза.

У новому дослідженні співробітники Університету Міннесоти скорегували процес, і це спрацювало.

«Спочатку ми спробували 3D-друк кардіоміоцитів, але у нас теж нічого не вийшло», - розповіла Бренда Огл, провідний дослідник проекту і керівник відділу біомедичної інженерії в Коледжі науки та інженерії Університету Міннесоти. «Тому, володіючи досвідом нашої команди в дослідженнях стовбурових клітин і 3D-друку, ми вирішили спробувати новий підхід. Ми оптимізували спеціалізоване чорнило, зроблене з білків позаклітинного матриксу, об'єднали чорнило зі стовбуровими клітинами людини і використовували цю суміш для 3D друку камерної структури. Щільність стовбурових клітин була збільшена до необхідної за рахунок їх розширення, потім їх диференціювали до клітин серцевого м'яза».

«Після багатьох років досліджень ми вже були готові здатися, але двоє моїх аспірантів з біомедичної інженерії запропонували спочатку спробувати роздрукувати стовбурові клітини», - продовжила Огл. «Ми вирішили зробити ще одну спробу, і вона увінчалася успіхом».

Бренда вважає успіх проекту важливим проривом у дослідженні серця, оскільки вдалося довести можливість друку клітини серцевого м'яза на 3D-принтері таким чином, щоб клітини могли організовуватися і працювати разом. Оскільки клітини диференціювалися в безпосередній близькості один від одного, це більше схоже на те, як стовбурові клітини будуть рости в організмі, а потім трансформуватися в клітини серцевого м'яза.

Вчені продовжать роботу над серцевим м'язом, щоб потім на моделі розглядати різні варіанти хвороб і методи їх лікування.

Модель має довжину близько 1,5 сантиметра і була спеціально розроблена для розміщення в черевній порожнині миші для подальшого вивчення.

Дослідження фінансувалося Національними інститутами здоров'я (Національний інститут серця, легенів і крові, Національний інститут біомедичної візуалізації та біоінженерії та Національний інститут загальної медицини) при додатковому фінансуванні з боку Проекту стипендій для аспірантів Національного наукового фонду і Університету. докторської дисертації Міннесоти.

Джерело:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200715131216.htm