Исследователи из Университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University) в статье, опубликованной в журнале Science, подробно описали новую методику, позволяющую создавать трехмерные каркасы для органов из коллагена, основного структурного белка в организме человека. Этот первый в своем роде метод приближает область тканевой инженерии к возможности трехмерной печати сердца взрослого человека в натуральную величину.
Актуальность проблемы
По данным авторов исследования, более 4000 пациентов в Соединенных Штатах находятся в списке очереди по пересадке сердца, в то время как миллионы других людей даже не могут попасть в список ожидания. Потребность в замене органов огромна, и необходимы новые подходы для создания искусственных органов, способных восстанавливать, дополнять или заменять долгосрочную функцию органов. Авторы данного исследования работают над решением этих проблем с помощью нового поколения биоинженерных методов, которые позволяют более точно воспроизводить естественные структуры органов.
Каждый из органов человеческого тела состоит из специализированных клеток, которые удерживаются вместе биологическим каркасом, называемым внеклеточным матриксом (ВКМ). Эта сеть белков ВКМ обеспечивает структуру и биохимические сигналы, необходимые клеткам для нормального функционирования. Однако до сих пор не было возможности перестроить эту сложную архитектуру ВКМ с использованием традиционных методов биофабрикации.
Материалы и методы исследования
«Коллаген является чрезвычайно желательным биоматериалом для трехмерной печати, поскольку составляет буквально каждую ткань в вашем теле», – объясняет автор исследования Эндрю Хадсон (Andrew Hudson).
Метод трехмерной биопечати FRESH, разработанный авторами исследования, позволяет наносить коллаген послойно, при этом опорный гель можно легко растопить, нагревая гель от комнатной температуры до температуры тела после завершения печати. Таким образом, исследователи могут удалить поддерживающий гель, не повреждая напечатанную структуру из коллагена.
Используя данные МРТ человеческого сердца, исследователи смогли точно воспроизвести анатомическую структуру, специфичную для пациента, а также трехмерные коллагеновые и сердечные клетки человека.
Результаты научного исследования
«В ходе длительных испытаний нового метода мы достигли того уровня, что можем напечатать часть сердца из коллагена, например, сердечный клапан или желудочек», – сообщает ведущий автор исследования Адам Файнберг (Adam Feinberg).
Метод трехмерной биопечати FRESH позволяет печатать коллагеновые каркасы в большом масштабе человеческих органов. Кроме того, метод не ограничивается коллагеном, поскольку широкий спектр других мягких гелей, включая фибрин, альгинат и гиалуроновую кислоту, может быть подвергнут трехмерной биопечати, обеспечивая надежную и адаптированную платформу для тканевой инженерии.
Заглядывая в будущее, следует отметить, что FRESH находит применение во многих аспектах регенеративной медицины, от заживления ран до биоинженерии органов, но это всего лишь одна часть растущей области биотехнологии.
Французская компания начала испытание искусственного сердца.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
