Вчені змогли надрукувати на 3D принтері працюючий аналог серця

У новому дослідженні вчені University of Minnesota надрукували в умовах лабораторії 3D функціонуючий сантиметровий серцевий насос. Це відкриття може мати грандіозні наслідки для вивчення серцевих захворювань – провідної причини смерті в світі.

Дослідження опубліковане в «Circulation Research», журналі American Heart Association.

В попередніх роботах вчені намагалися надрукувати кардіоміоцити (клітини серцевого м’яза), які були отримані з стовбурових клітин людини. Плюрипотентні стовбурові клітини – це клітини, що мають можливість перерости у клітини будь-якого типу. Дослідники перепрограмували ці стовбурові клітини на клітини серцевого м’яза, а потім використали спеціалізовані 3D-принтери для друку їх у тривимірній структурі, що називається позаклітинною матрицею. Проблема полягала в тому, що вчені ніколи не могли досягти потрібної щільності клітин, щоб серцевий м’яз міг функціонувати.

У цьому новому дослідженні вчені University of Minnesota дещо змінили цей процес, і він спрацював.

«Спочатку ми спробували 3D-друк кардіоміоцитів. Тож, маючи досвід нашої команди у дослідженні стовбурових клітин та 3D-друку, ми вирішили спробувати новий підхід. Ми оптимізували спеціалізовану фарбу, виготовлену з білків позаклітинної матриці, поєднали її зі стовбуровими клітинами людини та використали їх для 3D друку камерної структури. Стовбурові клітини були розширені спочатку до високої щільності клітин у структурі, а потім ми диференціювали їх до клітин серцевого м’яза», – Бренда Огл, провідний науковий співробітник та завідувач кафедри біомедичної інженерії University of Minnesota.

Таким чином команда змогла досягти високої щільності клітин протягом менш ніж місяця, тим самим дозволити клітинам битися разом, як людське серце.

Огл сказала, що це також є важливим кроком у дослідженні серця, оскільки вони змогли 3D-роздрукувати клітини серцевого м’яза таким чином, щоб клітини могли організуватись і працювати разом. Оскільки клітини диференціюються прямо поруч, це більше схоже на те, як стовбурові клітини будуть рости в організмі, а потім проходити специфікацію до клітин серцевого м’яза.

Модель серцевого м’яза завдовжки близько 1,5 сантиметрів була спеціально розроблена для розміщення в черевній порожнині миші для подальшого вивчення.

Джерела інформації:

http://dx.doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.119.316155

https://twin-cities.umn.edu/news-events/research-brief-researchers-3d-print-working-heart-pump-real-human-cells