Yağ hücrelerini "mürekkep" olarak kullanarak dünyanın ilk 3B baskılı kalbini yarattılar!
Hastaya mükemmel bir şekilde uyan kalın damarlanmış doku, yapay kalpler için hala aşılmaz bir boşluktur.
Ancak İsrail'deki Tel Aviv Üniversitesi'nden Profesör Tal Dvir ve araştırma ekibi bu hedefe yaklaşıyor. Hastanın immünolojik, hücresel, biyokimyasal ve anatomik özelliklerine tam olarak uyabilen laboratuvarda ilk insan 3D baskılı kalbini tamamladılar. Daha da şaşırtıcı olan şey, bu kiraz büyüklüğündeki kalbin yağ dokusundan indüklenmiş pluripotent kök hücrelere dönüştürülmesi ve ardından 3D olarak yazdırılmasıdır. Bu araştırma Advanced Science dergisinde yayınlandı.
Peki Profesör Tal Dvir ve araştırma ekibi tam olarak ne yaptı?
Resim İlk yapay kalp (Kaynak: Lior Wertheim, Tal Dvir. Kişiselleştirilmiş Kalın ve Perfüze Edilebilir Kardiyak Yamaların ve Kalplerin 3D Baskısı)
Kalbin bileşimi son derece karmaşıktır, ancak kabaca iki kategoriye ayrılabilir: hücresel bileşenler ve hücresel olmayan bileşenler. Hücresel bileşenler temel olarak, besinleri sağlayan atan kardiyomiyositler ve kardiyak vasküler endotelyal hücreleri içerirken, hücresel olmayan bileşenler arasında kolajen, elastik lifler ve kardiyomiyositlerin sabit durum oluşumunu sürdüren diğer bileşenler bulunur.
Kalbi 3 boyutlu yazdırmanın asıl amacı, kalp nakli için donör sıkıntısı ikilemini çözmek ve aynı zamanda mevcut canlı donör kalp nakli sonrası bağışıklık reddini çözmektir. Bu nedenle kalbin 3D baskı için gerekli malzemeler hastanın vücuduna girdikten sonra bağışıklık reddi olamaz.
Şekil 3D baskı kalp programı diyagramı (Kaynak: Lior Wertheim, Tal Dvir. Kişiselleştirilmiş Kalın ve Perfüze Edilebilir Kardiyak Yamaların ve Kalplerin 3D Baskısı)
Tal Dvir ekibi, binlerce bilim insanını etkileyen bu iki büyük sorunu çözmek için bu yapay organı oluşturmak için indüklenmiş pluripotent kök hücreleri (iPSC) kullanmayı düşündü.
Öncelikle araştırma ekibi hastadan omentum dokusunu, kısacası bir miktar yağ dokusunu çıkardı. Daha sonra bu yağ dokularındaki adipositler, çok yönlü farklılaşma kabiliyetine sahip uyarılmış pluripotent kök hücrelere yeniden programlanır. Daha sonra, araştırmacılar bu iPSC'leri 3D baskı için gerekli kardiyomiyositlere ve vasküler endotelyal hücrelere yeniden programladılar.
Yağ dokusundaki diğer hücresel olmayan bileşenler birer birer ayrılır ve kalbin 3 boyutlu yazdırılması için gereken hücresel olmayan bileşenler olarak kullanılır.
Bu şekilde, kalbi 3D olarak yazdırmak için gereken iki anahtar "mürekkep" toplanır.
Şekil Yapay kalbin ve değiştirilmiş "mürekkebin" son kaynağı (Kaynak: Lior Wertheim, Tal Dvir. Kişiselleştirilmiş Kalın ve Perfüze Edilebilir Kardiyak Yamaların ve Kalplerin 3D Baskısı)
Kalbin kendisinin kan tedarikinin koroner kan damarları tarafından yapıldığını biliyoruz.Araştırmacılar önce hastanın kalbini 360 derece kör açılar olmadan taramak için yüksek çözünürlüklü BT kullandılar ve hastanın koroner arter sistemindeki büyük kan damarlarını bilgisayar destekli üç boyutlu olarak yeniden yapılandırdılar. .
Peki ya BT taramasıyla tespit edilemeyen küçük kan damarları? Profesör Tal Dvir, kardiyomiyositlerin her alandaki birim hacim başına ihtiyaç duyduğu oksijen miktarını hesaplayabileceğini düşündü, "kalp kasımın ne kadar ihtiyacı var, ne kadar veriyorum". Araştırmacılar, bilgisayar destekli hesaplamalar yoluyla, kardiyomiyositlerin "her santimetresi" için besin sağlayabilen koroner kan damarları tasarladılar.
Şekil Yapay kalp koroner sisteminin yapım süreci (Kaynak: Lior Wertheim, Tal Dvir. Kişiselleştirilmiş Kalın ve Perfüze Edilebilir Kardiyak Yamaların ve Kalplerin 3D Baskısı)
Son olarak, araştırmacılar, hücresel olmayan bileşenlerle birlikte iki hücresel bileşeni 3D olarak yazdırdılar. Bu 3 boyutlu baskılı kalp, sadece bir tavşanın kalbine eşdeğer bir kiraz boyutunda olmasına rağmen, tam sol ve sağ ventriküllere, sol ve sağ kulakçığa, interventriküler septuma ve atriyal septuma ve bu kardiyomiyositlerin büyümesi için bir damar sistemine sahiptir.
Bu yapay kalbi dikkatle incelerken, araştırmacılar kardiyomiyositlerin atımını bile görebilirler, ancak sinüs düğümü gibi kalp iletim sisteminin eksikliğinden dolayı, bu kardiyomiyositler tekdüze bir şekilde kasılamaz ve gevşeyemez, bu da kalbin durduğu anlamına gelir. Kan pompalama işlevi yoktur.
Bununla birlikte, bu kalbin ortaya çıkışı, doku mühendisliğinde bir "mucize" olarak adlandırılabilir ve bu, gelecekteki 3D baskılı insan organlarının ve ilaç modellerinin inşası için çok güvenilir bir referans değeri sağlar.
