特拉維夫大學(xué)(TAU)的科學(xué)家們使用患者自己的細(xì)胞和生物材料印制了世界上第一個(gè)3D血管化工程心臟。他們的研究結(jié)果出現(xiàn)在“ 高級(jí)科學(xué) ”中(“ 打印個(gè)性化厚和可灌輸?shù)男呐K補(bǔ)片和心臟 ”) 。

“與患者完全匹配的厚血管組織的產(chǎn)生仍然是心臟組織工程中未得到滿足的挑戰(zhàn)。在這里，報(bào)道了一種簡單的3D打印厚，血管化和可灌注的心臟補(bǔ)片的方法，其完全匹配患者的免疫學(xué)，細(xì)胞，生物化學(xué)和解剖學(xué)特性。為此，從患者身上取出網(wǎng)膜組織的活組織檢查。當(dāng)細(xì)胞被重編程為多能干細(xì)胞，并分化為心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)被加工成個(gè)性化的水凝膠。接下來，兩種細(xì)胞類型分別與水凝膠結(jié)合，形成實(shí)質(zhì)心臟組織和血管的生物，“研究者寫道。

“證明了根據(jù)患者的解剖結(jié)構(gòu)打印功能性血管化貼片的能力。通過氧轉(zhuǎn)移的數(shù)學(xué)建模進(jìn)一步改善血管結(jié)構(gòu)。在體外研究貼劑的結(jié)構(gòu)和功能，并在移植后評(píng)估心肌細(xì)胞形態(tài)，揭示具有大量肌動(dòng)蛋白條紋的拉長的心肌細(xì)胞。最后，作為概念的證明，印有具有自然建筑的細(xì)胞化人類心臟。這些結(jié)果證明了該方法在設(shè)計(jì)個(gè)性化組織和器官方面的潛力，或在適當(dāng)?shù)慕馄式Y(jié)構(gòu)和患者特異性生化微環(huán)境中進(jìn)行藥物篩選的潛力。“

“這是任何地方第一次成功地設(shè)計(jì)和印刷了一個(gè)充滿細(xì)胞，血管，心室和腔室的整個(gè)心臟，”TAU分子細(xì)胞生物學(xué)和生物技術(shù)學(xué)院材料系教授Tal Dvir博士說?？茖W(xué)與工程，納米科學(xué)和納米技術(shù)中心和佐羅爾再生生物技術(shù)中心，領(lǐng)導(dǎo)該研究的研究。

“這顆心由人體細(xì)胞和患者特異性生物材料制成。在我們的工藝中，這些材料可用作生物鏈，由糖和蛋白質(zhì)制成的物質(zhì)，可用于復(fù)雜組織模型的3D打印。過去人們已經(jīng)設(shè)法對(duì)心臟結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印，但不能用細(xì)胞或血管進(jìn)行3D打印。我們的研究結(jié)果證明了我們未來在設(shè)計(jì)個(gè)性化組織和器官替代方法方面的潛力。

在這個(gè)階段，我們的3D心臟很小，是兔子心臟的大小。“但更大的人類心靈需要相同的技術(shù)。”

對(duì)于該研究，從患者中取出脂肪組織的活組織檢查。然后分離組織的細(xì)胞和α-細(xì)胞材料。當(dāng)細(xì)胞被重編程為多能干細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，一種細(xì)胞外大分子如膠原蛋白和糖蛋白的三維網(wǎng)絡(luò)，被加工成一個(gè)個(gè)性化的水凝膠，用作印刷油墨。

在與水凝膠混合后，將細(xì)胞分化成心臟或內(nèi)皮細(xì)胞，以產(chǎn)生患有血管的患者特異性，免疫相容的心臟貼片，并隨后產(chǎn)生整個(gè)心臟。

根據(jù)Dvir的說法，使用“原生”患者特異性材料對(duì)于成功設(shè)計(jì)組織和器官至關(guān)重要。

“工程材料的生物相容性對(duì)于消除植入物排斥的風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，這會(huì)危及這種治療的成功，”Dvir說。“理想情況下，生物材料應(yīng)具有與患者自身組織相同的生化，機(jī)械和地形特征。在這里，我們可以報(bào)告一種簡單的方法來處理3D打印的厚，血管化和可灌注的心臟組織，這些組織完全符合患者的免疫，細(xì)胞，生物化學(xué)和解剖學(xué)特性。“

Dvir指出，研究人員現(xiàn)在正計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)印刷的心臟，并“教他們像心一樣”。然后他們計(jì)劃在動(dòng)物模型中移植3D打印的心臟。

“我們需要進(jìn)一步發(fā)展印刷的心臟，”他繼續(xù)道。“細(xì)胞需要形成抽水能力; 他們目前可以簽約，但我們需要他們一起工作。我們希望我們能夠成功并證明我們方法的功效和實(shí)用性。

“也許，十年后，世界上最好的醫(yī)院將會(huì)有器官打印機(jī)，這些程序?qū)⒍ㄆ谶M(jìn)行。”