Na Harvardzie podjęto ważny krok, aby wyprodukować ludzkie serca do przeszczepu

,de Herz nie jest w stanie zregenerować się po uszkodzeniu. Dlatego wysiłki specjalistów inżynierii tkankowej starają się opracować techniki regeneracji tkanki tkankowej mięsień sercowy rozwój iw przyszłości stworzenie od podstaw całego serca ma ogromne znaczenie dla kardiologii i kardiochirurgii. Jest to jednak trudne zadanie, ponieważ trzeba wymodelować unikalne struktury, zwłaszcza spiralny układ komórek. Od dawna podejrzewano, że tego typu organizacja komórek jest niezbędna do pompowania odpowiednio dużych objętości krwi.


Bioinżynierom z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences udało się stworzyć pierwszy biohybrydowy model komory serca człowieka spiralnie ułożone komórki sercowe stworzyć i tym samym udowodnić, że założenie było prawidłowe. Ten spiralny układ komórek znacznie zwiększa ilość krwi pompowanej z każdym uderzeniem serca. To ważny krok, który przybliża nas do celu, jakim jest zbudowanie od podstaw serca nadającego się do przeszczepu – mówi prof. Kit Parker, jeden z głównych autorów badania. Wyniki możemy przeczytać na łamach nauka czytaj.

 Źródło obrazu: Pixabay; Ci,

Podstawę dzisiejszych osiągnięć amerykańskich naukowców położył 350 lat temu Anglik Richard Lower. Lekarz, którego pacjentami był król Karol II, jako pierwszy zauważył i opisał w Tractatus de Corde, że włókna mięśnia sercowego ułożone są w spiralę. Przez kolejne stulecia naukowcy dowiadywali się o tym coraz więcej Herz, ale badanie spiralnego układu jego komórek było bardzo trudne. W 1969 Edward Sallin z University of Alabama School of Medicine postawił hipotezę, że to spiralny układ komórek sprawia, że ​​serce pracuje tak wydajnie. Testowanie tej hipotezy nie było jednak łatwe, ponieważ bardzo trudno jest porównywać serca z innymi Geometrie i tablice światłowodowe budować.
Naszym celem było zbudowanie modelu, który pozwoliłby nam przetestować hipotezę Sallina i zbadać znaczenie struktury włókien spiralnych” – wyjaśnia John Zimmerman z SEAS.

Naukowcy opracowali metodę o nazwie Focused Rotary Jet Spinning (FRJS). Urządzenie działa podobnie do maszyny do waty cukrowej. Płyn Biopolimer w zbiorniku wychodzi przez mały otwór i jest siły odśrodkowe, które działają na obracający się zbiornik, są wypychane na zewnątrz. Po opuszczeniu zbiornika rozpuszczalnik odparowuje z biopolimeru, a materiał twardnieje we włókna. Z kolei precyzyjnie kontrolowany przepływ powietrza zapewnia włókna we właściwym kształcie. Manipulując tym promieniem, można nadać włóknom prawidłową strukturę, naśladującą włókna mięśnia sercowego. Dzięki FRJS możemy precyzyjnie replikować złożone struktury, tworząc struktury jedno-, a nawet czterokomorowe – dodaje Hubin Chang.

Po utkaniu w ten sposób odpowiednich struktur naukowcy wydobyli komórki mięśnia sercowego szczura lub kardiomiocyty na takim rusztowaniu uzyskał ludzkie komórki macierzyste. Tydzień później rusztowanie pokryto wieloma warstwami kurczliwych i rozkurczowych komórek serca ułożonych w taki sam sposób jak włókna biopolimerowe.
Naukowcy stworzyli dwa architektury komórek serca. Jedna z włóknami ułożonymi w spiralę, druga z włóknami ułożonymi w okrąg. Potem je porównali deformacja komory, szybkość transmisji sygnałów elektrycznych i ilość krwi wydalonej podczas skurczu. Stwierdzono, że komora z promieniowo ułożonymi włóknami jest lepsza od komory z kołowym układem we wszystkich testowanych aspektach.

Ponadto naukowcy wykazali, że ich metodę można skalować nie tylko do wielkości ludzkiego serca, ale nawet do wielkości serca płetwala karłowatego. Nie przeprowadzili żadnych testów na większych modelach, ponieważ zużywają miliardy kardiomiocyty wymagałoby.