Zum ersten Mal überhaupt haben israelische Wissenschaftler ein vaskularisiertes, 3D-gedrucktes menschliches Herz geschaffen. Dafür werden menschliche Gewebe, die einem Patienten entnommen wurden, mittels eines 3D-Druckers kombiniert.
Menschliches Herz: Verwendung von Patientenzellen
Ein Team von Forschern der Universität Tel Aviv hat das 3D-gedruckte Herz vorgestellt. Dieses entspricht vollständig den immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Eigenschaften eines menschlichen Patienten. Bislang gelang es Wissenschaftlern nur, einfache Gewebe ohne Blutgefäße zu drucken.
„Dies ist das erste Mal, dass es jemandem irgendwo gelungen ist, ein ganzes Herz erfolgreich zu konstruieren und zu drucken. Ein Herz komplett mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kammern", sagte Prof. Tal Dvir von der School of Molecular Cell Biology and Biotechnology der TAU. Er leitete die Forschung für die Studie. Er wurde von Nadav Noor, Dr. Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal und Lior Wertheim unterstützt.
Der Prozess umfasste die Entnahme einer Biopsie von Fettgewebe von Patienten, wonach die zellulären und azellulären Materialien getrennt wurden. Während die Zellen so umprogrammiert wurden, dass sie pluripotente Stammzellen wurden und effizient zu Herz- oder Endothelzellen differenzierten, wurde die extrazelluläre Matrix (EZM). Ein dreidimensionales Netzwerk extrazellulärer Makromoleküle, wie Kollagen und Glykoproteine, zu einem personalisierten Hydrogel verarbeitet, das als Druck-"Tinte" diente.
Die differenzierten Zellen wurden dann mit den Biotinten gemischt. Dadurch wurden sie verwendet, um patientenspezifische, immunverträgliche Herzpflaster mit Blutgefäßen und anschließend ein ganzes Herz im 3D-Druck zu erstellen. Der 3D-Druckvorgang dauert etwa 3-4 Stunden.
Erstes 3D-Herz überhaupt
„Dies ist das erste Mal, dass es jemandem irgendwo gelungen ist, ein ganzes Herz mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kammern erfolgreich zu konstruieren und zu drucken", sagte Prof. Tal Dvir von der School of Molecular Cell Biology and Biotechnology der TAU, der die Forschung für die Studie leitete. Er wurde von Nadav Noor, Dr. Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal und Lior Wertheim unterstützt.
Der Prozess umfasste die Entnahme einer Biopsie von Fettgewebe von Patienten, wonach die zellulären und azellulären Materialien getrennt wurden. Während die Zellen so umprogrammiert wurden, dass sie pluripotente Stammzellen wurden und effizient zu Herz- oder Endothelzellen differenzierten, wurde die extrazelluläre Matrix (EZM), ein dreidimensionales Netzwerk extrazellulärer Makromoleküle wie Kollagen und Glykoproteine, zu einem personalisierten Hydrogel verarbeitet, das als Druck-"Tinte" diente.
Die differenzierten Zellen wurden dann mit den Biotinten gemischt und verwendet, um patientenspezifische, immunverträgliche Herzpflaster mit Blutgefäßen und anschließend ein ganzes Herz im 3D-Druck zu erstellen. Der 3D-Druckvorgang dauert etwa 3-4 Stunden.
„Dieses Herz wird aus menschlichen Zellen und patientenspezifischen biologischen Materialien hergestellt. In unserem Verfahren dienen diese Materialien als Biotinten, Substanzen aus Zuckern und Proteinen, die für den 3D-Druck komplexer Gewebemodelle verwendet werden können", sagte Dvir. „Man hat es in der Vergangenheit geschafft, die Struktur eines Herzens im 3D-Druck zu erstellen, aber nicht mit Zellen oder mit Blutgefäßen. Unsere Ergebnisse zeigen das Potenzial unseres Ansatzes für die zukünftige Entwicklung personalisierter Gewebe- und Organersatzteile."