Gli scienziati creano il primo cuore stampato in 3D al mondo utilizzando le cellule del paziente

I ricercatori dell’Università di Tel Aviv hanno stampato con successo il primo cuore 3D del mondo utilizzando le cellule di un paziente e i materiali biologici per “abbinare completamente le proprietà immunologiche, cellulari, biochimiche e anatomiche del paziente”.

Fino ad ora, i ricercatori sono stati in grado di stampare in 3D solo i tessuti semplici privi di vasi sanguigni.

“Questo cuore è costituito da cellule umane e materiali biologici specifici per il paziente e nel nostro processo questi materiali fungono da bioink, sostanze composte da zuccheri e proteine ​​che possono essere utilizzate per la stampa 3D di modelli di tessuti complessi”, ha detto il ricercatore Tal Dvir in una dichiarazione . “Le persone sono riuscite a stampare in 3D la struttura di un cuore in passato, ma non con le cellule o con i vasi sanguigni.I nostri risultati dimostrano il potenziale del nostro approccio per la progettazione di sostituzione personalizzata di tessuti e organi in futuro.” 

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F, G) Un cuore stampato all’interno di un bagno di supporto. H) Dopo l’estrazione, i ventricoli sinistro e destro sono stati iniettati con coloranti rossi e blu, rispettivamente, al fine di dimostrare camere cave e il setto tra loro.  Advanced Science

Descrivendo il loro lavoro in Advanced Science , il gruppo di ricerca ha iniziato a prelevare biopsie di tessuti grassi dalle strutture addominali conosciute come l’ omento  negli uomini e nei maiali. I materiali cellulari del tessuto sono stati separati da quelli che non sono stati riprogrammati e diventano cellule staminali pluripotenti, ” cellule master ” in grado di produrre cellule di tutti e tre gli strati del corpo con il potenziale di produrre qualsiasi cellula o tessuto nel corpo. Il team ha quindi creato la matrice extracellulare– costituita da collagene e glicoproteine ​​- in un idrogel utilizzato come “inchiostro” da stampa. Le cellule sono state mescolate con l’idrogel e quindi differenziate in cellule cardiache o endoteliali (quelle che rivestono la superficie interna del sangue e vasi linfatici) per creare patch cardiache compatibili con il paziente, immunitarie e complete di vasi sanguigni e, infine, un intero cuore bioingegnerizzata da materiali specifici per paziente “nativi”.

Sebbene promettente, il team è pronto a ricordarci che i loro cuori non sono ancora pronti per il trapianto umano.

“In questa fase, il nostro cuore 3D è piccolo, delle dimensioni del cuore di un coniglio”, ha detto Dvir. “Ma i cuori umani più grandi richiedono la stessa tecnologia.”

Per cominciare, creare un cuore umano richiederebbe molto più tempo e richiederà miliardi di cellule – non solo milioni. Inoltre, i cuori richiedono ai ricercatori di svilupparli ulteriormente e “addestrarli” per essere come cuori umani e formare un’abilità di pompaggio. Attualmente, le cellule possono contrarsi ma non funzionano insieme.

Indipendentemente da ciò, lo sviluppo è un passo importante per il progresso del trapianto di organi. Le malattie cardiache sono la principale causa di morte negli uomini e nelle donne negli Stati Uniti, con il trapianto di cuore che è l’unico trattamento disponibile per quelli con insufficienza cardiaca allo stadio terminale. Non solo una carenza di donatori richiede lo sviluppo di nuove strategie, ma creare cuori che con l’unicità del trucco biologico di un paziente potrebbero prevenire il rischio di rigetto.

“La biocompatibilità dei materiali ingegnerizzati è fondamentale per eliminare il rischio di rigetto dell’impianto, che mette a repentaglio il successo di tali trattamenti”, ha affermato Dvir. “Idealmente, il biomateriale dovrebbero possedere le stesse proprietà biochimiche, meccaniche e topografiche dei tessuti del paziente. Qui, possiamo riferire un semplice approccio ai tessuti cardiaci spessi, vascolarizzati e perfusibili stampati in 3D che si abbinano perfettamente a quelli immunologici, cellulari, biochimici e con proprietà anatomiche del paziente. “

Dopo aver “addestrato” i cuori per pompare in modo efficiente, il team spera di trapiantarli in animali per ulteriori test.

Le cellule del tessuto omentale di un paziente vengono separate e trasformate in un idrogel termoresponsivo personalizzato. Le cellule vengono riprogrammate per diventare pluripotenti e vengono quindi differenziate dai cardiomiociti e dalle cellule endoteliali prima dell’incapsulamento all’interno dell’idrogel per generare i bioinks utilizzati per la stampa. I bioink vengono quindi stampati per ingegnerizzare i patch vascolarizzati e le complesse strutture cellularizzate.  Advanced Science

Madison Dapcevich

Fonte: www.iflscience.com

 

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